Automobilová navigace před GPS: Válečky s mapou nebo kazety

Tomáš Dusil 3. 7. 2018

Zobrazit galerii

Zobrazit náhledy (15)

První navigace se v autě objevila už ve 30. letech. Následně prodělala bouřlivý vývoj až k dnešnímu modernímu GPS.

Současné automobilové navigace pracující na principu signálu z několika družic (k určení polohy přijímače potřebujete průnik signálu kulového tvaru z minimálně tří družic). Zcela běžné je označení GPS (Global Positioning System) vycházející původně ze stejnojmenného amerického řešení. Jeho obdobou je ruský Glonass. Oba systémy vznikly již v 70. letech pro účely armád obou zemí, a sice coby zařízení k navádění raket s plochou dráhou letu na cíl. Ty totiž kopírují zemský povrch, tudíž jsou velmi obtížně zjistitelné běžnými lokalizátory na principu radaru. Bohužel ze stejného důvodu bylo velmi obtížné je i rádiem navádět. Později se přidala také západní Evropa se systémem Galileo. Satelitní navigace byla po desetiletí určena výhradně pro armádu. Využití v civilním sektoru dlouhá léta bránila záměrná chyba, která měla znesnadnit navedení raket na cíl, pokud by se jich zmocnili například teroristé.

Od roku 1994 je oficiálně GPS k dispozici také pro civilní sektor, ruský Glonass následoval civilní využití až v roce 2007. K rozhodnutí Ruska uvolnit jej pro potřeby civilního sektoru ale došlo už v roce 1996. První automobilová satelitní navigace se ale objevila už v roce 1990 ve voze Eunos Cosmo. Od začátku 90. let se GPS postupně dostávalo také do civilních letadel, kde ovšem mělo roli pomocného systému. První komerční úspěšný let „výhradně“ podle satelitní navigace GPS se uskutečnil s dopravním letadlem až v roce 2010. Nástupu satelitní navigace předcházela celá řada systémů, z nichž některé se zdají být z dnešního pohledu skoro bizarní.

Iter Avto (1930) – Mapa složená jako tahák

Historicky úplně první „navigací“ v automobilu se stal systém známý jako Iter Avto. Psala se 30. léta, čemuž samozřejmě odpovídala technika této pionýrské navigace. Spíše než o navigaci se jednalo o pomůcku, usnadňující řidiči vedení vozu ke zvolenému cíli.

Zařízení Iter Avto pracovalo se sadou papírových map. Mapa zahrnující vždy část trasy byla navinuta na cívce podobně jako třeba kinofilm. Při vkládání do čtecího zařízení se jeden z konců mapy připevnil na druhou cívku, opět jako ve starých fotoaparátech. Jak auto jelo, mapa se „převíjela“ z jedné cívky na druhou, a to přes průhledové „okénko“, kde byla viditelná řidiči. Aby to bylo přesnější, tak rychlost převíjení byla úměrná rychlosti jízdy. Z toho důvodu byl převíjecí mechanismus spojený kabelem (náhonem) s rychloměrem vozidla. Jak auto zrychlovalo, zvyšovala se také rychlost převíjení mapy z jedné cívky na druhou.

Jak asi tušíte, o skutečnou navigaci se nejednalo, neboť systém neuměl přesně určit polohu vozidla na mapě, ale pouze přibližnou. Při jízdě také musel řidič mapy měnit, neboť ta vždy zahrnovala jen určitou část plochy, kudy vedla cesta vozidla. Pokud jste původně zvolenou trasu opustili, museli jste vložit další mapu.

Systém s pohybující se mapou byl velmi populární v letectví v 60. letech. V tomto případě se ovšem pojil s rádiovou navigací, takže pohybující se mapa na přístrojové desce letadla ukazovala jeho polohu poměrně přesně. Tohoto využíval jednak velmi přesný navigační systém Decca, případně méně přesný Doppler. Typické pro první verze letadel HS-121 Trident či Tupolev TU-154. V 70. letech pohybující se mapa z dopravních letadel zmizela.

Prapředek automobilové navigace měl data uložená na magnetofonové kazetě!

Snaha usnadnit navigování řidiče k cíli vedla ke vzniku mnohem sofistikovanější navigace. Její vývoj probíhal v 60. letech a poprvé byla předvedena v roce 1973. Využívala magnetofonovou kazetu „s nahranou cestou“, ovšem bez vizuálního zobrazení mapy. Jak jsme nedávno psali, šlo o zajímavé řešení, které se však komerčního využití nedočkalo. Na svoji dobu bylo poměrně komplikované.

Electro Gyro-Cator (1981) – Z letadel do aut

Zatímco cestovat v autě lze podle mapy, v letadle či v lodi na širém moři se bez přesné navigace neobejdete. V automobilu se první zařízení, které můžeme nazývat navigací, objevilo v roce 1981. Systém Electro Gyro-Cator byl společným dílem společností Honda, Alpine a Stanley Electric.

Poprvé na trhu se objevil v roce 1981 v Japonsku, přičemž - jak název napovídá, pro navádění či přesněji určení polohy vozidla, využíval principu setrvačníku (gyroskopu). Technicky se vycházelo z navigačního systému INS (Inertial Navigation System) neboli inerciální (někdy se používá také výraz inerční) navigace pro letadla. INS se stalo prvním navigačním systémem, který pracoval nezávisle na pozemním zdroji. Tato vlastnost byla skvělá zejména při letech přes oceány. INS se v letectví hojně využívalo až do příchodu GPS. Vývoj INS začal v USA už v 50. letech a jeho primárním úkolem bylo navádění (řízení) raket a kosmických lodí při letech do vesmíru.

Princip navigování pracuje velmi zjednodušeně na následujícím principu. Na začátku musíte zadat výchozí bod. Dále systém pracuje se vzdáleností cíle a směrem, jakým se objekt (auto, letadlo, loď) pohybuje. Z uvedených údajů lze celkem přesně zjistit, v jakém místě se navigovaný objekt v danou chvíli nachází.

Electro Gyro-Cator pracoval podobně jako Iter Avto s klasickou „papírovou“ mapou, která se vložila do zobrazovacího zařízení, obsahujícího právě soustavu setrvačníků a akcelerometrů spolu s počítačem. Do něj jste zadali místo začátku cesty, přičemž mapa se zobrazovala na 6palcové „obrazovce“, mimo jiné také z důvodu osvětlení při jízdě v noci. Polohu vozidla ukazovala šipka ovládaná přímo ze soustavy setrvačníků.

Dynamická navigace Waze na obrazovce v automobilu: Jak efektivně zrcadlit?

Nevýhodou INS v letectví je vrozená odchylka skutečné polohy letadla od zobrazené, která se s dobou letu zvětšuje. Důvodem je takzvaný snos, tedy samovolné odchylování letounu z daného kurzu. Proto let podle INS vyžadoval pravidelnou korekci, či přesněji ověřování skutečné polohy letadla vůči indikované poloze – takzvané plotování. V automobilové „inerci“ Electro Gyro-Cator k ničemu takovému nedocházelo. Je však otázkou, jak byla tato navigace přesná, když v letectví se její přesnost počítá na hodinu letu na stovky metrů. Proto se v letectví INS kombinoval s dalšími navigačními prostředky.

Navigace Electro Gyro-Cator se moc nerozšířila. Byla totiž extrémně drahá. Dle dostupných údajů stála 2.750 dolarů, což byla na začátku 80. let celá čtvrtina ceny běžně prodávaných automobilů.

Etak Navigator (1985) – Poprvé přinesl digitální mapu

K dalšímu pokroku v automobilové navigaci došlo v roce 1985, kdy se poprvé objevila navigace Etak Navigator. Systém pochází od stejnojmenné americké společnosti, která byla v roce 2000 začleněna do původně holandské firmy Tele Atlas, tvůrce navigace TomTom.

Etak Navigator nabídl poprvé elektronickou mapu, zobrazovanou na obrazovce podobně, jako je tomu dnes. Byla však nesrovnatelně jednodušší, samozřejmě monochromatická. Původní systém pracoval se známým procesorem Intel 8088.

Navigace Waze proniká do infotainmentů aut. Kde si ji pustíte a kde zatím máte smůlu?

V principu navigace pracovala se známým výchozím bodem, od něhož vypočítávala následující průjezdní bod a tím určovala trasu jízdy (tzv. dead reckoning) podobně jako INS, a současně jinak než GPS. To trasu dokáže navrhnout celou předem, při znalosti pouze výchozího a konečného bodu.

Zjednodušeně řečeno Etak Navigator využíval magnetofonových kazet, na nich byl „nahrán“ mapový podklad. Vždy ale pouze část například města. Třeba pro přejetí Los Angeles byly zapotřebí čtyři tyto magnetofonové kazety. Elektronická mapa tohoto města v Kalifornii tak byla rozdělena do čtyř oblastí. Samotný pohyb vozu zaznamenávalo několik snímačů. Kromě dvou snímačů otáček kol nepoháněné nápravy, šlo zejména o digitální kompas, integrovaný do jednotky navigace. Při pohybu vozidla se pohyboval celý monochromatický obraz s mapovým podkladem. S ohledem na dobu vzniku lze Etak Navigator považovat za velmi vyspělý systém. Vzhledem k vysoké ceně se však během několika let prodalo jen několik tisíc jednotek systému.

Toyota CD-ROM navigační systém (1987) – Dvě prvenství pro Toyotu

Automobilové navigace se v 80. letech vyvíjely poměrně rychle, takže už dva roky po uvedení Etak Navigatoru přispěchala Toyota s dalším přírůstkem. Model Crown Royal Saloon G prodávaný pouze v Japonsku se stal prvním vozem na světě s navigací, jejíž mapové podklady již nebyly uloženy na magnetofonové kazetě, ale na kompaktním disku (CD–ROM). Současně byla navigace integrovaná do palubní desky a monitor byl poprvé barevný, na principu CRT (Cathod Ray Tube). Systém pracoval principálně podobně jako Etak Navigator, tedy s „dead reckoning“.

Navigační systém Mazda Eunos Cosmo (1990) – První automobilová navigace s GPS

Revoluce v automobilové navigaci dorazila v roce 1990. Tehdy Mazda uvedla na japonském a poté i na trzích v Asii, Novém Zélandu a Austrálii luxusní kupé Eunos Cosmo. Když opomeneme, že se jedná o jediný sériově vyráběný vůz s třírotorovým motorem typu Wankel, pak další prvenství najdete v kabině.

Eunos Cosmo se stalo prvním autem na světě, které nabídlo satelitní navigační systém. Poprvé tak navigace v autě pracovala v reálném čase na základě signálu ze čtyř družic.

Navigace ONIS/GuideStar (1992/1995) – Původně na žádost půjčovny aut

K dalšímu rozšíření satelitní navigace v autech došlo v roce 1992 let díky systému ONIS. Jeho vývoj iniciovala půjčovna automobilů sídlící na Floridě Avis rent a car. Oficiálně jej dostaly vozy Oldsmobile 88 v modelovém roce 1995.

Pro komerční využití se systém přejmenoval na GuideStar. Byl však omezen pouze na Kalifornii a Las Vegas. V roce 1997 následoval systém Alpine CVA-1005, který ještě využíval k mapovým podkladům CD-ROM. O rok později se objevil Garmin StreetPilot. U něj byl CD-ROM nahrazen nosiči dat, podobným flash disku. Každý „flash disk“ zahrnoval určitou oblast.

Dnes jsou satelitní navigace i v chytrém telefonu, navíc díky Waze umějí detekovat dopravní zácpy a řidiče navigovat tak, aby se jim pokud možno vyhnul.