Сегодня для определения нашего точного нахождения огромное количество гаджетов умеют связывать с космическими спутниками и для этого совсем не нужны громоздкие антенны. А ведь было время, когда для приема обычного радиосигнала автомобиль оснащали вот такой антенной по виду напоминающей сушилку для белья!

Первопроходцем автомобильного радио считается Альфред Греб, которому пришлось установить на бамперы большую антенну. Выпуск первых массовых приемников для авто в 1930 году наладила компания Motorola.

Современная GPS-навигация легко воспринимается как само собой разумеющееся, эта технология давно не нова. Помимо того, что навигаторы установлены в приборные панели современных автомобилей, подсказать маршрут может любой современный смартфон. Но если вы думаете, что история автомобильных навигационных систем началась с основания Garmin в 1991 году, то вы сильно заблуждаетесь.

Более смекалистые любители истории автомобильной промышленности могут предположить, что навигация в машинах началась с навигатора от Etak. Дитя инженера Стэна Хани и финансиста Нолана Бушнелла (соучредителя Atari), навигатор от Etak был выпущен в 1985 году, и в нем не использовалась армейская система глобального позиционирования – внедрение GPS случится лишь через несколько десятилетий.

Тем не менее, навигатор от Etak проложил путь для последующих систем – в нем использовались оцифрованные карты, хранящиеся на кассетных лентах, так что они могли выдерживать езду по ухабам или нагрев салона в жаркие дни. Информация выводилась на векторный ЭЛТ-экран. На каждой ленте хранилось 3,5 МБ картографических данных. Электронный компас, установленный на лобовом стекле, был подключен к датчикам скорости и направления движения, установленным на колесах. На рынке были представлены две модели: Etak 700 с 7-дюймовым экраном за 1595 $ и Etak 450 с 4,5-дюймовым экраном за 1395 $. Кассеты с картами стоили по 35 долларов каждая. Сперва в продаже имелись только карты Сан-Франциско, спустя некоторое время Etak выпустили карты других регионов, а установку карт осуществляли местные магазины стереосистем и мобильных телефонов.

Несмотря на хороший старт, вскоре продажи неизбежно упали. В 1989 г. компания Etak была куплена News Corporation за 25 млн $, затем ее выкупила Sony, и после ряда перепродаж Etak стала частью компании Tom Tom.

Впрочем, сейчас ориентироваться на американских дорогах намного проще, чем раньше. На протяжении большей части истории страны путешествия требовали времени, терпения и удачи, и устройства вроде навигатора от Etak изменили положение дел. Впрочем, как и современные системы GPS, навигатор от Etak не был первой портативной системой автомобильной навигации.

Ранние дорожные карты

Карты крупнейших городов Америки впервые появились в XVIII веке – примерно тогда же появился и первый дорожный атлас. В 1789 году в «Обзоре дорог Соединенных Штатов Америки» уроженца Нью-Йорка Кристофера Коллса были представлены карты дорог от Уильямсбурга (штат Вирджиния) до Олбани (штат Нью-Йорк). Этот обзор не представлял собой единое издание – он распространялся частями по подписке. Ожидалось, что подписчики соберут фрагменты карты в единый атлас. За три года Колсс успел издать 83 фрагмента, каждый из которых содержал две или три карты. Завершить свою работу Кристоферу не удалось по одной простой причине: в конце 1700-х годов дорожные карты в Соединенных Штатах практически не использовались.

В конце XIX века большинство американских дорог выглядели практически так же, как и сто лет назад – это были всего лишь тропинки, протоптанные через сельскую местность коренными американцами и дикими животными, на которых они охотились. Позднее появились дороги для повозок, с них были выкорчеваны пни, а поверхность грунтовой дороги была выровнена. Федеральной системы строительства дорог еще не было, поэтому федеральных дорог не существовало. Поездки, в основном, были короткими и совершались жителями, знакомыми с местными дорогами и маршрутами, а потому в дорожных знаках не было нужды. Неудивительно, что до начала XX века большинство поездок по пересеченной местности подразумевало путешествие по железной дороге, а не в фургоне. Именно поэтому первой картой Рэнда МакНелли, напечатанной в 1872 году, был железнодорожный путеводитель.

Но появление автомобиля в 1895 году все изменило.

Автомобили не были ограничены расписанием работы железных дорог и дилижансов, они давали свободу передвижения. Вскоре стало очевидно, что найти дорогу из города в город чрезвычайно трудно, что привело к созданию «Официальной автомобильной синей книги».

Не имеющая отношения к современной «Синей книге», эта энциклопедия для водителей направляла автомобилистов из одного места в другое, исходя из расстояний между городами и объектами на дорогах. В этой книге также были перечислены местные достопримечательности, автомобильные законы штата, отели, ремонтные мастерские, станции техобслуживания, а также расписания и тарифы паромов и пароходов. Популярность путеводителя резко возросла, когда AAA стала его спонсором в 1906 году.

Впрочем, у «Синей книги» были конкуренты.

В 1907 году картограф Рэнд МакНелли издал серию «Фото-автопутеводителей», в которых карты и фотографии сочетались со стрелками для обозначения поворотов. В 1915 году в Окленде (штат Калифорния) была основана компания Thomas Bros. Maps, которая разработала уникальную систему постраничного построения карт, устранившую необходимость в складных картах. Очевидно, Рэнду МакНелли она понравилась. К 1924 году появляется «Помощник автомобилиста» Рэнда МакНелли.

Сегодня это издание известно как «Атлас дорог Рэнда МакНелли». Существовали и другие гиды: «Автомобильная зеленая книга» от Автомобильной юридической ассоциации Массачусетса, «Официальный путеводитель Кинга» Сиднея Дж. Кинга из Чикаго, «Путеводитель для туризма между штатами» от Ф. С. Бланчарда и компании из Вустера, штат Массачусетс и многие другие.

Хоть эти книги-путеводители и были очень полезны и важны, у них были свои ограничения. Многие использовали в своих инструкциях местные достопримечательности, добавляя описания вроде «поверните налево у аптеки». Если такие ориентиры исчезали, то с построением маршрута возникали проблемы. Возможно, именно поэтому складывающиеся бумажные дорожные карты стали столь популярны. Считается, что занимавшаяся техасской нефтью компания Gulf Oil, основанная в 1901 году питтсбургской семьей Меллонов, создала эти карты для рекламы своих заправок, первая из которых открылась в 1913 году. (Большинство крупных нефтяных компаний также издавали подобные карты вплоть до введения ОПЕК нефтяного эмбарго в 1970-х годах. В наши дни дорожные карты печатаются правительствами штатов).

Дежурные автомобили перед Большим дворцом на Парижском автосалоне 1906 года.

Первые системы навигации

Учитывая давнее увлечение американцев механизацией каждого аспекта своей жизни, неудивительно, что вскоре появились экспериментальные навигационные приборы. Это своего рода доисторические предки современных навигационных систем. Один из самых ранних и успешных впервые появился в 1909 году: Jones Live Map (Живая карта Джонса).

Эта иллюстрация из патента Джонса демонстрирует гибкий кабель, обеспечивающий связь системы с передними колесами.

Оригинальная система Jones Live Map в кожаном чехле.

Jones Live Map – одна из первых попыток создать систему навигации в начале XX века

Самый быстрый путь из Нью-Йорка в Нью-Хейвен, штат Коннектикут.

Для навигации по живой карте необходимо выезжать из определенной точки

Через некоторое время вы окажетесь за у дома в Нью-Хейвене.

Джозеф В. Джонс родился в Саратоге, штат Нью-Йорк, в 1876 году. Он был инженером, стажировался у пионера аудио Эмиля Берлинера, чье изобретение записи на плоских дисках затмило на рынке цилиндрические диски Томаса Эдисона. Джонс усовершенствовал метод гравировки на восковом мастер-диске и получил патент на эту технологию в 1901 году. Продав патент компании Columbia Graphophone Company за 25 000 $, Джонс использовал эти деньги для создания своей компании Jones Instrument Company, в которую входили фабрика в Рочестере, штат Нью-Йорк, и четырехэтажный выставочный зал в Нью-Йорке. Этот выставочный зал открылся в 1907 году на северо-восточном углу Бродвея и 76-й улицы, в самом сердце Манхэттена.

Именно Джонс создал свой спидометр, который был установлен на автомобиль от Winton для пробега на выносливость из Нью-Йорка в Баффало в 1901 году. Он подал заявку на патент в 1903 году и получил его в 1904. В спидометре Джонса использовался кабель гибкого вала и приспособление с зубчатым приводом к переднему колесу. Подобную конструкцию Джонс использовал в другом своем изобретении, представлявшем собой «комбинацию дорожной карты и одометра».

Живая карта представляла собой стеклянный латунный циферблат, прикрепленный к краю водительской части автомобиля и связанный с одометром автомобиля. Перед тем, как отправиться в путь, вам было необходимо приобрести один из 8-дюймовых бумажных дисков с дорожными инструкциями, собранными Американским туристическим клубом. На краю каждого диска была указана протяженность маршрута, при этом каждая отметка символизировала одну милю, а малая отметка – пятую часть мили. Направления были напечатаны вдоль ключевых точек пробега (как спицы на колесе) и описывали дорожное покрытие (асфальт или грунт), перекрестки и железнодорожные переезды.

Диск устанавливался на вращающуюся платформу-проигрыватель. Установка диска производилась в стартовой точке маршрута. По ходу движения диск вращался пропорционально скорости автомобиля, указывая, что делать, в какую сторону смотреть и куда поворачивать. Каждый диск покрывал около 100 миль, пройдя это расстояние вам нужно было остановиться и заменить диск на следующий. Конечно, если водитель не двигался по одной и той же полосе, то точность устройства снижалась. Для решения этой проблемы брат Джозефа Эрнест усовершенствовал систему в 1913 году, уменьшив количество вращений, передаваемых на устройство, если водитель управлял машиной хаотично.

Счетчик стоил 75 $, в комплекте с ним шло 12 дисков. Дополнительные диски стоили по 25 центов за каждый. Также можно было купить набор дисков, тогда каждый из них стоил 15 центов. В вечерней субботней рекламе говорилось, что «Иметь ее [живую карту] с собой — все равно, что ехать с человеком, который знает каждую дорогу, каждый поворот, каждый перекресток, каждую достопримечательность, каждый хитрый разъезд и все развилки в мире».

К 1919 году Джонс предлагал диски с более чем 500 маршрутами из Нью-Йорка в Калифорнию, но его компания не была единственным игроком на рынке. На самом деле, система Джонса пять раз отклонялась Патентным ведомством США за ее сходство с другими устройствами.

Спасибо, Google Patents, за возможность находить документы вроде оригинального патента на навигационное устройство Чедвика, которое «измеряло расстояние, пройденное по земле транспортными средствами, людьми, животными или другими движущимися твердыми телами с помощью, например, одометров или шагомеров».

Одним из таких устройств был автоматический дорожный гид Чадвика, изобретенный Ли Чадвиком из Бантама, штат Коннектикут. Чадвик родился в 1875 г. на ферме в Вермонте, в 1899 г. получил степень бакалавра машиностроения в университете Пердью, и этот факт отличает его от множества конкурентов-самоучек, каким был и Джонс. В 1903 году Чадвик основал свою собственную автомобильную компанию, выпускавшую четырех- и шестицилиндровые автомобили. Он продал ее в 1911 г., сосредоточившись на создании и продаже «Дорожных гидов», производившихся в Кливленде (штат Огайо).

Как и в живых картах Джонса, в дорожном гиде Чадвика использовался диск, соединенный с передними колесами с помощью кабеля спидометра. хотя сам диск был другим и имел другое назначение. Диск Чадвика был перфорирован и имел множество отверстий, подобно листу в механическому пианино. В марте 1912 года журнал «Motor Age» объяснял, что в приборе использовался «набор сигналов, управляемых сжатым воздухом. Эти сигналы подаются, когда отверстия в бумажном диске совпадают с воздушными трубками … Сигналы имеют 10 разных цветов, причем прибор достаточно заметен, чтобы его можно было увидеть из любой точки автомобиля и на любой скорости. Устройство оснащено небольшим электрическим светильником внутри корпуса, что позволяет легко следить за ним как ночью, так и днем. Расстояние, на которое должны поступать сигналы, может быть задано водителем. … Когда подается сигнал, внутри корпуса раздается звук, уведомляющий водителя смене сигнала и соответствующей инструкции. … В настоящий момент дорожные записи охватывают большинство восточных штатов, но в течение нескольких месяцев предполагается разработка записей наиболее важных маршрутов по всей стране.»

В журнале также говорится, что водители даже могли делать собственные записи маршрутов, используя вложение для записи, входящее в комплект поставки устройства. «Это устройство состоит из клавиатуры с десятью сигналами, с помощью которой диски могут быть размечены во время поездки. Чтобы сделать такую запись, на устройство необходимо установить чистый диск и проехать по дороге, запись которой было необходимо создать. На рынке было представлено две модели «Дорожного гида» – за 55 $ и 75 $.

«Motor Age» также отметили, что это решение не было совершенным. Водителям приходилось замедляться до 20 миль/ час каждый раз, когда делалась перфорация, и даже так система не была защищена от дураков. «Если вы хотите сделать полноценное описание маршрута, то вам необходимо очень подробно записать всю поездку", — советовал журнал.

Еще одним популярным производителем дорожных помощников того времени стала компания The Baldwin Manufacturing Co. из Бостона, штат Массачусетс. Эта компания начала продавать устройство Baldwin Auto Guide в 1910 году. Гораздо менее громоздкий, чем живые карты, Auto Guide представлял собой небольшой металлический цилиндр с окошком, прикрепленный к рулевой колонке автомобиля. В цилиндр была встроена полоса с картой, намотанной на шпиндели (как пленка внутри камеры). Карта содержала указания по смене направления, и для получения следующей инструкции водитель должен был прокручивать карту вручную с помощью небольшого колесика на боковой стороне цилиндра. Уникальность этого устройства заключается в том, что в комплект его поставки входило освещение для ночного вождения, питающееся от аккумулятора. Auto Guide черпал вдохновение в одной из старейших форм карты – полосовой. Примеры таких карт датируются четвертым веком, римские карты той эпохи описывали маршрут из Великобритании в Индию.

Были запатентованы и другие устройства, но о них никто не помнит.

Устройство в вашем автомобиле

Пожалуй, самый удивительный ранний автомобильный навигатор был запатентован в 1916 году жителем Манхэттена Джорджем Бойденом. Бойден никогда не владел автомобилем, он был шофером, что может объяснить его изобретение – систему сигнализации для транспортных средств. Он использовал фонограф для воспроизведения указаний с помощью мегафона. Проигрыватель устанавливался перед водителем на рулевой колонке. Фонограф был прикреплен к передним колесам автомобиля и объявлял о смене направления командами, записанными на пластинку определенных точках пробега, так что это своего рода предвестник Siri или Google, предупреждающих вас о поворотах сейчас, в 2020 году.

Время шло, появлялись новые картографические устройства, не все из них были столь же просты, как бумажная складывающаяся карта. А затем Федеральный закон о шоссе 1921 года преобразовал автомобильное движение, постановив, что на главных магистралях будут использоваться однозначные или двузначные числа, а на подъездных дорогах, соединенных с главными магистралями, будут использоваться трехзначные числа. Важные маршруты с востока на запад иногда заканчивались нулями, а номерах основных автомагистралей с севера на юг заканчивались единицами. Рэнд Макнелли был одним из первых составителей карт, перешедших на новую систему.

Учитывая простоту бумажных карт и тот факт, что при смене каких-либо дорог их можно было просто заменить, неудивительно, что громоздкие пользовательские навигационные системы никогда не пользовались популярностью. Для появления навигатора от Etak и компании Tom Tom требовались десятилетия.

К тому времени, как бумажные карты захватили власть, изобретатели вроде Джозефа Джонса двигались дальше. Он продал патент на таксометр Нью-Йоркской таксомоторной компании. Патент на спидометр был продан компании Stewart-Warner. Он разработал авиационный тахометр, который использовался до начала 1960-х годов. Также можно отметить и ряд других изобретений – электрический автомобильный гудок, декоративный протектор шин, электрический массажер и систему полировки обуви. Он даже делал радиоприемники, хотя созданная в 1924 году компания «Jones Radio Manufacturing» не была успешна на рынке. Она просуществовала 6 лет и закрылась, хотя ее манхэттенский шоу-рум на пересечении 76-й и Бродвея сохранился, пусть и в измененном виде.

Следующее поколение автомобильных навигационных систем появилось только в 1980-х годах, но это уже другая история.

Долгая и извилистая дорога к внедрению GPS во все автомобили

История о том, как три технологии: атомные часы, спутниковая система навигации и сенсорный экран, объединились чтобы помогать управлять автомобилем.

Точное время

Говоря о трех технологиях, которые привели к сегодняшней повсеместности использования GPS, атомные часы – одно из самых неожиданных изобретений, при этом именно атомные часы очень важны для технологии GPS. Каждый GPS-спутник содержит несколько атомных часов, которые рассчитывают время для каждого сигнала GPS с точностью до 100 миллиардных долей секунды. Это позволяет банкам определять местоположение банкомата, который вы использовали для внесения чека, и время совершения этой операции, что, в свою очередь, позволяет с высокой точностью фиксировать точную хронику всех финансовых операций. Это позволяет Федеральному управлению авиации точно отслеживать опасную погоду с помощью сети доплеровских метеорологических радаров. Это позволяет вашему оператору сотовой связи более эффективно использовать свой ограниченный радиочастотный спектр, благодаря чему вы всегда можете совершать звонки. Кроме того, таким образом обеспечивается цифровое вещание, за счет которого песни поступают на одну и ту же станцию одновременно, независимо от того, где вы находитесь.

(И нет, несмотря на название, атомные часы не радиоактивны.)

Как и традиционные часы, атомные часы отслеживают время, используя колебания. Традиционные часы считают тики, созданные колебаниями маятника. Механические наручные часы используют энергию от заводной пружины, проходящей через серию передач к балансировочному колесу, которое колеблется туда-сюда. Цифровые часы используют колебания кварцевого кристалла или колебания от электрической цепи. Независимо от технологии, все они используют колебания в качестве способа отслеживания времени, как и атомные часы.

Атомные часы используют электрический осциллятор, регулируемый естественными колебаниями атома между положительным зарядом на ядре и окружающим электронным облаком. Эти колебания никогда не меняются, поэтому, в отличие от традиционных часов, частота этих колебаний может быть использована для чрезвычайно точного измерения времени.

Идея атомных часов была разработана профессором физики Колумбийского университета Исидором Раби в 1945 году с использованием методики, которую он разработал в 1930-х годах и назвал магнитным резонансом атомного пучка. Эта концепция позволила точно измерять магнитные свойства атомных ядер путем обнаружения единичных состояний вращения атомов и молекул, а метод, в свою очередь, доказал свою осуществимость в качестве способа точного определения времени. Первые часы с использованием атомно-лучевого магнитного резонанса были введены в 1949 году Национальным бюро стандартов (ныне Национальный институт стандартов и технологий, или NIST) с использованием атомов аммиака, но они не были достаточно точными. В 1952 году наиболее точным элементом был признан цезий, который впервые был использован на часах под названием NBS-1. Семь лет спустя NBS-1 был введен в эксплуатацию в качестве основного хронометриста NIST.

К моменту проведения 13-й Генеральной конференции по весам и мерам в 1967 году был установлен международный стандарт: секунда времени была определена как 9 192 631 770 циклов облучения, которое требуется атому цезия для вибрации.

Впервые мировой хронометраж перестал основываться на астрономии.

Атомные часы на цезии до сих пор используются для официального времени правительства США. И эта концепция атомных часов окажется незаменимой при разработке систем глобального позиционирования в эпоху Спутника — все это связано с синхронностью, которая очень важна при разработке GPS.

Точное местоположение

Transit, первая в мире глобальная спутниковая навигационная система, которая была запущена в 1960 году.

Как и многие новые технологии, идея GPS уже использовалась, уже тогда, когда мы об этом и не подозревали.

К 1924 году, как раз в то время, когда Рэнд МакНелли напечатал первое издание «Автопомощника Рэнда МакНелли», моряки начали использовать технологии, основанные на ранних радиостанциях. Технология, называемая радионавигацией позволяла штурманам точно определять местоположение своего судна, связываясь со станциями, расположенными вдоль береговой линии и гаваней. Как только судно обращалось за помощью, несколько береговых станций определяли, откуда поступает корабельный сигнал и передавали его на судно, помогая судовому штурману зафиксировать свое местоположение.

Это заложило основу для создания современных спутниковых систем глобального позиционирования, которые начали функционировать после запуска спутника советскими войсками. Ученые Массачусетского технологического института (MIT) поняли, что они могут измерять расстояние до спутника с помощью доплеровского эффекта, измеряя частоту радиосигналов и расстояние от земных приемников и сдвиги в его радиосигнале, чтобы узнать расстояние до спутника. Радиосигналы российского спутника увеличивались по мере приближения и уменьшались по мере удаления, в отличие от звука двигателя автомобиля (его высота также меняется по мере приближения, обгона и удаления).

Это привело к тому, что в 1959 году ВМФ США построил свою первую спутниковую навигационную систему. Система под названием Transit была разработана Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса с использованием орбитальных спутников для передачи радиосигналов на мониторинговые станции. Эта система позволила пользователям определять свое местоположение путем измерения допплеровского сдвига сигналов спутников и, в свою очередь, была использована для слежения за местоположением атомных подводных лодок. Хотя связь и не была быстрой, она доказала надежность космических систем.

Примерно в то же время у Лаборатории военно-морских исследований и Организации по космическим и ракетным системам ВВС США были и другие идеи. Они отдавали предпочтение программе Timation, созданной в 1964 году и запущенной в 1967 году. В этой системе использовались два экспериментальных спутника с кварцевыми кристаллическими часами (хотя в конечном итоге они переключились на рубидиевые и цезийные атомные часы). И, как бы доказывая существование государственной неэффективности, ВВС также работали над аналогичной технологической программой под названием System 621B. Она непрерывно обеспечивала навигацию с использованием 16 спутников на орбитах, которые образовывали четыре кластера овальной формы, вытянутые на 30 градусов севернее и южнее экватора. (Мы упоминали, что армия предлагала свою собственную систему, SECOR, или Sequential Correlation of Range?).

Наконец, кто-то в Министерстве обороны в 1968 году создал NAVSEG, или Группу управления навигационными спутниками, которой было поручено изучить различные системы, уже существующие или разрабатываемые. Неудивительно, что в появившемся решении были использованы лучшие аспекты систем ВМФ и ВВС. Министерство обороны одобрило разработку глобальной системы позиционирования NAVSTAR в декабре 1973 года. Испытания начались в следующем году, а полномасштабная разработка была одобрена в августе 1979 года.

К сожалению NAVSTAR столкнулась с некоторыми трудностями на рассвете нового десятилетия. Бюджет на ее разработку был сокращен на 30% министром обороны в начале 1980-х годов. Важность нового танка или самолета легко понять, в отличие от новой высокотехнологичной системы поддержки. В конечном итоге количество спутников было сокращено до 18 с 24, плюс три запасных. Далее, как раз в тот момент, когда все шло своим чередом, авария космического челнока «Челленджер» в 1986 году задержала программу еще на 2 года. Первые спутники, наконец, были запущены с мыса Канаверал в феврале 1989 года и начали использоваться в апреле.

Война в Персидском заливе 1990-91 гг. доказала важность GPS в бою. Наряду с инфракрасным ночным видением, эта технология, вероятно, помогла одержать победу. GPS повысила точность бомбардировок, а также позволила улучшать позиционирование войск и проводить некоторые операции спецназа. Успех GPS в войне в Персидском заливе раскрыл свои коммерческие возможности, и к 1993 году гражданские системы GPS были встроены в автомобили через стороннее программное обеспечение, распространяемое бесплатно.

GPS-системы за пределами Соединенных штатов

Безусловно, развитие государством атомных часов и систем глобального позиционирования привело к созданию коммерческого рынка, на котором вскоре появились меньшие по размеру, более быстрые и дешевые устройства, что, в свою очередь, помогло военным. Сегодня космическое командование ВВС США управляет системой GPS, которая была разработана, в частности, при участии стран НАТО и Австралии. Эта система также используется информационно-развлекательными системами в автомобилях для обеспечения навигации и спутникового радиовещания. Остальной мир наверстывает упущенное, начиная с ГЛОНАСС, или Глобальной навигационной спутниковой системы — космической навигационной системы, созданной Россией. Планирование ее разработки было начато в 1968 году, а к 1976 году страна завершила создание этой системы. К 1991 году в эксплуатации находилось 12 спутников, а через два года она была введена в эксплуатацию, хотя в целом система функционировала лишь в декабре 1995 года. К 2002 году система едва работала. С помощью Индийской организации космических исследований, Космического агентства Индии, Российское космическое агентство развернуло ГЛОНАСС в полную силу к маю 2007 года.

Не осталась в стороне и глобальная навигационная спутниковая система Европейского космического агентства Galileo, работающая совместно с GPS и ГЛОНАСС. Первые спутники были запущены в 2011 году. Система начала функционировать в 2013 году, и в настоящее время на орбите находится 26 спутников. После завершения проекта Galileo будет иметь в эксплуатации 30 спутников.

Наконец, есть спутниковая навигационная система Beidou, изначально разработанная для китайских военных. Beidou позволяет военным Китая больше не полагаться на GPS, принадлежащую США для проведения военных и гражданских операций.

Подробнее тут:

• Эра, когда сложно потеряться

Оцифрованные карты перемещаются на приборную панель

Идея о том, что система GPS, встроенная в ваш автомобиль, может подсказать вам, куда ехать, заменяя вам партнера или штурмана, была надуманной до тех пор, пока первая картографическая навигационная система не была представлена в Японии в качестве дилерской опции для второго поколения Honda Accord в 1981 году. Система Honda Electro Gyrocator использовала датчики и гироскопы, которые сравнивали поверхность дороги с поверхностью карты, указывая таким образом направление движения. Также известная как система точного расчета траектории, она не использовала спутники, впрочем, техника не всегда работала корректно по причине наличия неточностей в картах, а это проблема для системы, которая добавляет дополнительные 25 процентов к стоимости автомобиля. Это была первая современная навигационная система, но лидерство в выходе на рынок не гарантирует долгую жизнь. Система Honda Electro Gyrocator исчезла в 1982 году.

Etak Navigator, автомобильная навигационная система вторичного рынка, которая работала на счислении пути, сравнивая местоположение автомобиля с точками на карте с помощью цифровой карты, компаса и датчиков колес.

Производители навигаторов Etak знают об этом не понаслышке. Разработанная в Калифорнии Стэном Хани и основателем Atari Ноланом Бушнеллом, эта навигационная система, устанавливаемая после продажи автомобиля, также работала по принципу точного расчета траектории, сравнивая местоположение автомобиля с точками на карте. Устройство было разработано дизайнером Pong, Аланом Алькорном (Alan Alcorn), и для составления карты оно использовало микропроцессор Intel 8088 и кассетный магнитофон. Благодаря использованию цифровой карты, компаса и датчиков колес, водители могли видеть результаты работы системы на экране.

Первая автомобильная навигационная система на основе карт была представлена в Японии в качестве дилерской опции для Honda Accord 1981 года. Названный Honda Electro Gyrocator, он использовал счисление пути для отслеживания местоположения автомобиля, используя используемые датчики и гироскопы для сравнения дорожного покрытия с картой.

Разработка аппаратного обеспечения была легкой, более сложной задачей оказалось получение картографической информации. Позднее компания Etak воспользовалась опытом Бюро переписи населения США, которые были профессионалами в оцифровке карт с помощью топографической математики. В качестве носителя информации инженеры выбрали карты на кассетах с поликарбонатными оболочками. На каждой из них хранилось по 3,5 МБ данных. Они лучше прочих противостояли ударам и вибрациям, а также выдерживали экстремальные температуры припаркованного автомобиля. Тем не менее, первая область, которую они нанесли на карту, Сан-Франциско, потребовала от водителей использовать шесть кассет. Экран системы представлял собой векторный катодный излучатель с высоким разрешением, который отображал яркую и четкую линию. Маленький экран считался слишком дорогим.

В июле 1985 г. появился Etak Navigator 700 с 7-дюймовым экраном за 1595$ (3819$ с поправкой на инфляцию), и Etak Navigator 450 с 4,5-дюймовым экраном за 1395$ (или 3340$ сегодня). Кассеты стоили по 35 долларов каждая (или 84 доллара сегодня). Эти модели были достаточно успешны, чтобы будущие конкуренты покупали лицензии на патенты, данные карт и/или аппаратное обеспечение Etak. Etak была куплена новостной корпорацией Руперта Мердока в 1989 году за почти 25 миллионов долларов.

Первая навигационная система Toyota CD-ROM была установлена на японском рынке в 1987 году Toyota Crown Royal Saloon G

Два года спустя в Toyota's Crown Royal Saloon G, продававшейся на японском рынке, была предложена навигационная система с первым цветным CRT-дисплеем и картографической системой на компакт-дисках. Но так как все эти системы использовали точный расчет траектории (то есть, сравнивали местоположение автомобиля с точками на карте), эти решения на самом деле были не намного более совершенны, чем Jones Live-Map 1909 года. В 1980-е годы было использовано больше технологий.

Первый в мире современный автомобиль с интегрированной системой GPS-навигации, как на Eunos Cosmo, высококлассной марки Mazda на японском рынке.

Eunos Cosmo 1990-1995 годов выпуска-первый в мире современный автомобиль с интегрированной системой GPS-навигации. Eunos был высококлассной маркой Mazda на японском рынке и должен был стать частью запланированного бренда Mazda Amati, хотя Mazda в конечном счете решила не запускать его в Америке. Тем не менее, автомобиль выпускался до 1995 года.

Mazda представила первую в мире современную автомобильную навигационную систему GPS, которую компания предлагала только в Японии на Eunos Cosmo 1990 года. Eunos была высококлассной машиной, и этот автомобиль должен был стать частью запланированного бренда Mazda — Amati. В итоге Mazda решила не запускать его в Америке, но, тем не менее, автомобиль выпускался до 1995 года.

Спустя год после выхода Cosmo, в 1991 году, Toyota представила на японском рынке свою «Electro-Multivision Global Positioning System» в Toyota Soarer, выпущенной для внутреннего рынка (эта машина известна в штатах как Lexus SC). Она отображала местоположение автомобиля на 6-дюймовом цветном ЖК-дисплее с помощью спутников GPS.

Далее будут встречаться названия систем GPS из прошлого, которые могут быть вам знакомы. В 1992 году подразделения General Motors Oldsmobile и Delco представили встроенную навигационную систему GPS с 6-дюймовым полноцветным экраном Sony CRT под названием TravTek в автомобилях Avis Rent-A-Car во Флориде. В конце концов, эта система стала заводской опцией за $1995 на седане Oldsmobile 88 1995 года, где она была известна как GuideStar, навигационная система с точным расчетом траектории, использующей карты. И не путайте эту систему с более поздним сервисом OnStar, не использующим карты. Первоначально предлагалось использование этой системы только с картами Калифорнии или Лас-Вегаса, экран вставлялся в середину приборной панели и мог поворачиваться влево или вправо в зависимости от того, кто осуществлял навигацию. Сигнал GPS и карты, записанные на компакт-дисках, определяли направление движения.

В 1998 году компания Garmin представила свою первую портативную навигационную систему StreetPilot GPS. Компания была основана в 1991 году и стала первой компанией, которая ввела GPS-навигацию в общее пользование в том же году.

В 1997 году японская компания Alpine представила систему послепродажного обслуживания, которая также использовала карты на CD-ROM и принимала сигнал GPS, что позволяло любому покупателю автомобиля добавлять их в свой автомобиль. В следующем году Garmin представила свою первую портативную навигационную систему StreetPilot GPS, и в конце концов Garmin заняла видное место на рынке товаров послепродажного обслуживания, совместимых с разными марками автомобилей.

На кончиках пальцев

Автомобильная навигация быстро завоевала популярность в автомобильной промышленности в 1990-е годы. Но с большинством из этих решений было неудобно взаимодействовать, так как им не хватало еще одной современной технологии — сенсорного экрана.

Сам по себе скромный сенсорный экран был создан в 1965 году и появился на свет благодаря работе передового исследовательского подразделения британского Министерства авиации.

Э.А. Джонсон изобрел первый в мире емкостный сенсорный экран, который состоял из нескольких слоев стекла и пластика и был покрыт проводящим материалом (вроде оксида индия и олова или меди). Когда вы прикасаетесь к экрану, замыкается электрическая цепь, заставляющая операционную систему реагировать. Емкостный сенсорный экран либо реагирует, либо нет, и для замыкания цепи необходимо использовать палец. Сенсорный экран Джонсона использовался британскими авиадиспетчерами до 1990-х годов. Он также использовался в миллионах (если не миллиардах) смартфонов, ноутбуков и планшетных компьютеров благодаря более длительному сроку службы, превосходной эффективности multi-touch и четкости по сравнению с резистивными сенсорными экранами, которые впервые появились в 1970 году.

Резистивный сенсорный экран был изобретен доктором Г. Сэмюэлом Хёрстом во время изучения атомной физики в Университете штата Кентукки. Перейдя в Окриджскую национальную лабораторию, он продолжил работу над своим открытием. Хёрст понял, что когда палец касается экрана, состоящего из многочисленных резистивных слоев с небольшими зазорами между ними, компьютер может прочитать местоположение полученного напряжения и вызвать соответствующую команду. Помимо того, что эти команды не только можно вызывать пальцем, перчаткой или стилусом, стоимость создания такого экрана ниже чем в случае емкостного. В настоящее время этот экран широко используется в банкоматах и кассовых терминалах в связи с его доступной ценой.

Несмотря на то, что эта технология существует уже более десяти лет, первые сенсорные экраны для потребителей появились только в 1982 году в Hewlett-Packard HP-150 — персонального компьютера, работающего под управлением операционной системы MS-DOS на 9-дюймовом сенсорном ЭЛТ-экране от Sony. Технология сенсорного экрана была новой, а потому недешевой: 2795 долларов или 7634 доллара с поправкой на инфляцию.

Buick разработал Buick Riviera 1986 года в качестве технологического экспоната для General Motors. Ключевой частью этого плана была замена многих элементов управления приборной панели графическим Центром управления.

Вскоре после этого мир получил машину, которая стала пионером в использовании сенсорных экранов: Buick Riviera 1986 года. В свое время этот автомобиль был проигнорирован – в основном из-за его маленьких размеров и непримечательного дизайна. Тем не менее, первое использование сенсорного экрана в качестве стандартного оборудования в 1986 году было большим успехом, учитывая, что на разработку автомобиля ушло более пяти лет.

В 1986 году Buick Riviera был первым сенсорным экраном, когда-либо поставленным в автомобиль в качестве стандартного оборудования. Он появился на рынке через два года после появления первого потребительского продукта с сенсорным Hewlett-Packard PC.

Согласно документам компании, в ноябре 1980 года (за два года до того, как Hewlett-Packard HP-150 поступил в продажу), менеджеры Buick во Флинте, штат Мичиган, решили, что к 1985 году они выпустят автомобиль с самой передовой электроникой в отрасли. По мере того, как комитет оценивал, какие электронные функции будут предлагаться, сенсорный ЭЛТ-экран разрабатывался Delco Systems – дочерней компанией General Motors в Санта-Барбаре, Калифорния. В течение нескольких месяцев, в начале 1981 года, система от GM была продемонстрирована и одобрена Группой Продуктовой Политики GM. AC Spark Plug и Delco Electronics разработали аппаратное обеспечение, в то время как Delco Systems занималась разработкой программного обеспечения. К 1983 году были разработаны спецификации для экрана, и на следующий год эти экраны были установлены в тестовом парке из 100 автомобилей для измерения реакции заказчика.

Графический центр управления (GCC) представлял собой ЭЛТ-экран, покрытый невидимой панелью Mylar, в которой использовались прозрачные проводники, которые были закодированы столбцами и строками для выполнения определенных функций на определенных страницах. Функции каждого переключателя менялись с каждой страницей. Поскольку на разогрев ЭЛТ уходит несколько секунд, цепь GCC начинала прогреваться при касании ручки двери водителя. Когда дверь водителя открывалась и закрывалась, на дисплее появлялся логотип Riviera.

Как только автомобиль был запущен, дисплей переходил на домашнюю страницу, которая удовлетворяла 90% потребностей водителя. Если экрана не касались в течение 30 секунд, он выключался. GCC контролировал автоматический климат-контроль, AM/FM радио, графический эквалайзер и расчеты поездки, а также отображал показания датчиков и диагностическую информацию об автомобиле. Его черный экран и зеленый дисплей теперь кажется антиквариатом, но в то время эта технология была передовой.

Руководители Buick были в восторге, в том числе Кэри Уилсон, который впервые обратил внимание на эту идею в 1980 году. «Приходит новое поколение автомобильных электрических систем, и Buick заложил для них фундамент», — сказал он в 1986 году.

Впрочем, некоторые были настроены менее оптимистично – например, легендарный автомобильный журналист Брок Йейтс.

«Существование графического центра управления — это плохая шутка», — написал он в сентябре 1986 года. «Система, установленная в Riviera не делает ничего такого, чего не мог бы сделать обычный набор ручек, кнопок и аналоговых инструментов за долю секунды». Его коллега Рич Сеппос согласился. «Высокотехнологичный ЭЛТ в Riviera — это не скачок вперед, это лишь небольшой шаг».

Несмотря на отрицательные отзывы, Бьюик установил бы GCC и в Reatte 1988-1989 годов до появления модифицированной версии: визуального информационного центр Oldsmobile, был доступен в 1989-1992 годах в Oldsmobile Toronado Trofeo (Riviera имела такую же базовую платформу). 4-дюймовый полноцветный сенсорный экран был сделан компанией Sony, а система могла быть оснащена дополнительным мобильным телефоном Motorola, которым можно было управлять через экран.

Навигационная система Alpine на базе CD-ROM aftermarket может быть добавлена к любому автомобилю.

Acura представит свою первую навигационную систему на основе жесткого диска в 1996 году Acura 3.5 RL.

В то время как критики высмеивали эти и другие ранние попытки создания систем с сенсорным экраном, новые автомобили (такие как Tesla Model 3) поставляются с сенсорным экраном, содержащим все элементы управления. Таким образом, несмотря на то, что все эти технологии кажутся новыми, наука, подпитывающая их, работала над ними на протяжении десятилетий. Создание сегодняшней консоли Tesla стоит на плечах технологических гигантов.

Атомные часы и их исключительная хронологическая точность проложили путь к созданию системы глобального позиционирования с помощью космических спутников. И хотя первоначально эти спутниковые системы были предназначены для использования в военных целях, в конечном итоге они открылись для коммерческого рынка. И когда эта система объединилась с такими легкими в использовании технологиями, как сенсорные экраны, рынок того, что мы теперь знаем как GPS, расцвел.

Наша нынешняя способность определять маршрут с помощью сенсорного экрана, вездесуща — но никогда не забывайте, что для этого потребовались десятилетия развития и слияние технологий.

Источник

А вот только малая часть того интересного, что можно узнать благодаря GPS-трекеру, прикрепленному на животном: