نظام الملاحة في السيارات

نظام الملاحة في السيارة هو جزء من نظام التحكم فيها أو إضافة خارجية تُستخدم لتحديد الاتجاهات. يعتمد هذا النظام عادةً على جهاز ملاحة عبر الأقمار الصناعية للحصول على بيانات الموقع، والتي تُربط بدورها بموقع على الطريق. وعند الحاجة إلى توجيهات، يُمكن حساب المسار. كما يُمكن استخدام معلومات حركة المرور الفورية (مثل إغلاق الطرق والازدحام) لتعديل المسار.

يمكن استخدام التقدير الملاحي باستخدام بيانات المسافة من أجهزة الاستشعار المتصلة بمجموعة نقل الحركة ، ومقياس التسارع ، والجيروسكوب ، ومقياس المغناطيسية من أجل موثوقية أكبر، حيث يمكن أن يحدث فقدان إشارة نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية و/أو تعدد المسارات بسبب الوديان الحضرية أو الأنفاق .

رياضياً، يعتمد نظام الملاحة في السيارات على مشكلة أقصر مسار ، ضمن نظرية الرسم البياني ، والتي تدرس كيفية تحديد المسار الذي يلبي على أفضل وجه بعض المعايير (الأقصر، الأرخص، الأسرع، إلخ) بين نقطتين في شبكة كبيرة.

تُعد أنظمة الملاحة في السيارات بالغة الأهمية لتطوير السيارات ذاتية القيادة . ^{[ 1 ]}

تمثل أنظمة الملاحة في السيارات تقاربًا لعدد من التقنيات المتنوعة، والتي كان العديد منها متاحًا لسنوات عديدة، ولكنها كانت باهظة الثمن أو يصعب الوصول إليها. وكان لا بد من التغلب على قيود مثل البطاريات والشاشة وقدرة المعالجة قبل أن يصبح المنتج قابلاً للتطبيق تجاريًا. ^{[ 2 ]}

• 1961: صمم هيديتسوجو ياغي نظام ملاحة لاسلكي. كان هذا التصميم لا يزال بدائيًا ومخصصًا للاستخدام العسكري.
• في عام 1966، كانت شركة جنرال موتورز للأبحاث (GMR) تعمل على نظام ملاحة ومساعدة غير قائم على الأقمار الصناعية يُسمى DAIR (مساعدة السائق، المعلومات، والتوجيه). بعد الاختبارات الأولية، وجدت جنرال موتورز أنه ليس طريقة عملية أو قابلة للتطوير لتوفير المساعدة في الملاحة. ولكن بعد عقود، أُعيد إحياء هذا المفهوم تحت اسم OnStar (التي تأسست عام 1996). ^{[ 3 ]}
• 1971: نظام ملاحة يعتمد على أشرطة الكاسيت المدمجة، يتبع مسارات محددة مسبقًا، حيث تُقرأ التعليمات متبوعة بنغمة تُخبر المتحكم بمواصلة تشغيل الكاسيت بعد الوصول إلى المسافة المحددة (التي تشير إليها النغمة). ^{[ 4 ]}
• 1973: قامت وزارة التجارة الدولية والصناعة اليابانية (MITI) وشركة فوجي للصناعات الثقيلة برعاية مشروع CATC (التحكم الشامل في حركة مرور السيارات)، وهو مشروع بحثي ياباني حول أنظمة الملاحة في السيارات. ^{[ 5 ]}
• 1979: أنشأت وزارة التجارة الدولية والصناعة اليابانية (MITI) جمعية JSK (جمعية التكنولوجيا الإلكترونية لحركة المرور والقيادة بالسيارات) في اليابان. ^{[ 5 ]}
• 1980: بوصلة إلكترونية للسيارات بآلية جديدة في سيارة تويوتا كراون .
• 1981: أدت الأبحاث السابقة التي أجرتها شركة CATC إلى ظهور الجيل الأول من أنظمة الملاحة للسيارات من الشركات اليابانية هوندا ونيسان وتويوتا . وقد استخدمت هذه الأنظمة تقنية الملاحة التقديرية . ^{[ 5 ]}
• ١٩٨١: كان نظام الملاحة "إلكترو جيروكيتور" من هوندا أول نظام ملاحة للسيارات يُطرح تجاريًا. استخدم هذا النظام أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، التي تتبعت المسافة المقطوعة ونقطة البداية والاتجاه. ^{[ ٦ ]} وكان أيضًا أول نظام مزود بشاشة عرض للخريطة. ^{[ ٥ ]}
• 1981: كمبيوتر الملاحة في سيارة تويوتا سيليكا (NAVICOM). ^{[ 7 ]}
• 1983: تأسست شركة إيتاك . وقد طورت نظامًا مبكرًا يستخدم مطابقة الخرائط لتحسين أدوات الملاحة التقديرية. تم تخزين معلومات الخرائط الرقمية على أشرطة كاسيت قياسية. ^{[ 8 ]}
• 1987: قدمت تويوتا أول نظام ملاحة قائم على قرص مضغوط في العالم في سيارة تويوتا كراون . ^{[ 9 ]}
• في عام ١٩٨٩، قام جريج هاو من شركة ديزاين ووركس يو إس إيه بتطبيق حاسوب الملاحة من شركة هانتر سيستمز، والذي تبلغ قيمته ٤٠ ألف دولار، على سيارة ماجنا توريرو النموذجية. وقد طُوّر هذا النظام في الأصل لتحديد مواقع صنابير المياه لإدارات الإطفاء، حيث استخدم إشارات الأقمار الصناعية والملاحة التقديرية لتحسين دقة النظام بشكل عام نظرًا لمحدودية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المدني. كما يتميز هذا النظام بشاشة عرض ملونة بتقنية المسح النقطي، بدلاً من شاشات عرض الخرائط المتجهة أحادية اللون التي كانت تستخدمها الأنظمة السابقة. ^{[ ١٠ ] [ ١١ ] [ ١٢ ]}
• 1990: أصبحت مازدا إيونوس كوزمو أول سيارة إنتاج مزودة بنظام ملاحة GPS مدمج ^{[ 13 ]}
• في عام ١٩٩١، تعاونت شركة جنرال موتورز مع جمعية السيارات الأمريكية، ووزارة النقل في فلوريدا، ومدينة أورلاندو لإنشاء نظام TravTek (اختصارًا لـ Travel Technology)، وهو نظام ملاحة محوسب داخل السيارة. تم طرح أسطول من ١٠٠ سيارة أولدزموبيل تورونادو مزودة بهذا النظام، منها ٧٥ سيارة متاحة للإيجار عبر مكتب شركة Avis في مطار أورلاندو الدولي، بينما خضعت السيارات الـ ٢٥ المتبقية لاختبارات قيادة من قبل سائقين محليين. تم تركيب نظام حاسوبي في صندوق السيارة مع هوائي خاص مثبت في الخلف، وكان موصولًا بشاشة الفيديو في سيارة أولدزموبيل تورونادو (خيار إضافي في طراز تورونادو القياسي) لعرض معلومات الملاحة. غطى نظام TravTek مساحة ١٢٠٠٠ ميل مربع في أورلاندو وضواحيها، كما تضمن قوائم بالمطاعم والفنادق المعتمدة من AAA والمعالم السياحية. ^{[ ١٤ ]}
• 1991: قدمت شركة تويوتا نظام الملاحة عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في سيارة تويوتا سوارير .
• 1991: قدمت شركة ميتسوبيشي نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية (GPS) في سيارة ميتسوبيشي ديبونير (MMCS: نظام الاتصالات المتعددة من ميتسوبيشي). ^{[ 15 ]}
• 1992: نظام الملاحة عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بمساعدة الصوت في سيارة تويوتا سيلسيور .
• ١٩٩٣: بثّت قناة ORF النمساوية عرضًا تقديميًا لشركة البرمجيات bitMAP واختراع رئيسها فيرنر ليبيغ، وهو عبارة عن خريطة إلكترونية للمدينة تتضمن أسماء الشوارع وأرقام المنازل، باستخدام نظام ملاحة قائم على الأقمار الصناعية. شاركت bitMAP في معرض Comdex في لاس فيغاس في العام نفسه، لكنها لم تُسوّق لنفسها بالشكل الأمثل. ^{[ ١٦ ] [ ١٧ ] [ ١٨ ]}
• 1994: سيارة BMW الفئة السابعة E38، أول طراز أوروبي مزود بنظام ملاحة GPS. تم تطوير نظام الملاحة بالتعاون مع شركة فيليبس (Philips CARIN). ^{[ 19 ]}
• في عام ١٩٩٥، طرحت أولدزموبيل أول نظام ملاحة GPS متاح في سيارة إنتاج أمريكية، تحت اسم GuideStar. ^{[ ٢٠ ]} طُوّر نظام الملاحة بالتعاون مع شركة زيكسل ، التي بدورها تعاونت مع شركة أفيس لتأجير السيارات لتوفير النظام على نطاق واسع في سيارات التأجير. وقد أتاح هذا للعديد من عامة الناس في الولايات المتحدة فرصة استخدام نظام الملاحة في السيارات لأول مرة.
• في عام 1995، فاز جهاز يُدعى "المساعد المتنقل" أو اختصاراً "ماس" (MASS)، من إنتاج شركة كومرود إيه جي (ComRoad AG) التي تتخذ من ميونيخ مقراً لها، بجائزة "أفضل منتج في مجال الحوسبة المتنقلة" في معرض سيبت (CeBit) من مجلة بايت (Byte). وقد وفر الجهاز نظام ملاحة خطوة بخطوة عبر اتصال لاسلكي بالإنترنت، مع وجود كل من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ومستشعر السرعة في السيارة.
• 1995: قدمت شركة أكورا أول نظام ملاحة يعتمد على محرك الأقراص الصلبة في سيارة RL لعام 1996. ^{[ 21 ]}
• 1997: تم تطوير نظام الملاحة باستخدام نظام تحديد المواقع التفاضلي كخيار مثبت في المصنع في سيارة تويوتا بريوس ^{[ 22 ]}
• 1998: تم تقديم أول نظام ملاحة قائم على أقراص DVD في سيارة تويوتا بروجريس .
• 2000: أتاحت الولايات المتحدة إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أكثر دقة للاستخدام المدني. ^{[ 23 ]}
• 2003: قدمت تويوتا أول نظام ملاحة يعتمد على محرك أقراص صلبة، وأول نظام ملاحة في الصناعة يعتمد على أقراص DVD مع تحكم إلكتروني مدمج في دواسة الوقود.
• 2007: قدمت شركة تويوتا تقنية "الخريطة عند الطلب"، وهي تقنية لتوزيع تحديثات الخرائط على أنظمة الملاحة في السيارات، وقد طُورت كأول تقنية من نوعها في العالم.
• 2008: أول نظام ملاحة في العالم مزود بوظيفة مساعدة الفرامل المرتبطة بنظام مساعدة الفرامل ونظام الملاحة المرتبط بنظام التعليق المتغير التكيفي (NAVI/AI-AVS) في سيارة تويوتا كراون
• 2009: مع إصدار تطبيق الملاحة عبر الهاتف المحمول من شركة Sygic لنظام iOS ، بدأ عصر جديد لأنظمة الملاحة على الأجهزة المحمولة يكتسب شعبية متزايدة.

قاعدة بيانات الطرق عبارة عن خريطة متجهة . يتم ترميز أسماء الشوارع أو أرقامها وأرقام المنازل، بالإضافة إلى نقاط الاهتمام ( نقاط الطريق )، كإحداثيات جغرافية . وهذا يُمكّن المستخدمين من العثور على الوجهة المطلوبة عن طريق عنوان الشارع أو كإحداثيات جغرافية. (انظر إدارة قاعدة بيانات الخرائط ).

تُعدّ تنسيقات قواعد بيانات الخرائط شبه حصرية، إذ لا توجد معايير صناعية موحدة لخرائط الملاحة عبر الأقمار الصناعية، على الرغم من أن بعض الشركات تحاول معالجة هذا الأمر باستخدام مكتبة الوصول إلى البيانات المشتركة (SDAL) ومعيار بيانات الملاحة (NDS). يقوم موردو بيانات الخرائط، مثل Tele Atlas و Navteq، بإنشاء الخريطة الأساسية بتنسيق GDF ( ملفات البيانات الجغرافية )، لكن كل مصنّع إلكترونيات يقوم بتجميعها بطريقة مُحسّنة، وعادةً ما تكون حصرية. لا يُعدّ GDF معيارًا للأقراص المدمجة لأنظمة الملاحة في السيارات، بل يُستخدم ويُحوّل إلى القرص المضغوط (CD-ROM) بالتنسيق الداخلي لنظام الملاحة. أما CDF (تنسيق قاعدة بيانات CARiN) فهو تنسيق خرائط ملاحة حصري أنشأته شركة Philips .

SDAL هو تنسيق خرائط خاص طورته شركة Navteq ، وقد تم إصداره مجانًا على أمل أن يصبح معيارًا صناعيًا لخرائط الملاحة الرقمية، إلا أنه لم يحظَ بانتشار واسع في هذا المجال. ومن بين الموردين الذين استخدموا هذا التنسيق:

• مايكروسوفت
• ماجلان
• بايونير
• باناسونيك
• كلاريون
• بوابة المعلومات

• الواقع المعزز
• تحديد موقع المنتج تلقائيًا
• سيارة ذاتية القيادة
• نظام التوجيه الإلكتروني للمسار
• تنسيق تبادل بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
• جهاز ملاحة GPS
• نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)
• التوجيه والملاحة والتحكم
• قائمة قطع غيار السيارات
• إدارة قواعد بيانات الخرائط
• مابسكيب بي في
• محطة بيانات متنقلة
• معيار بيانات الملاحة (NDS)
• ناف بيكس
• نافتك
• مساعد الملاحة الشخصية (PNA)
• توم توم
• قناة رسائل المرور (TMC)
• نظام الملاحة الهجين (الهجين)
• جارمن