自動車ナビゲーションシステム

自動車ナビゲーション システムは、自動車のコントロールの一部、または自動車内で方向を見つけるために使用されるサードパーティのアドオンです。通常、衛星ナビゲーションデバイスを使用して位置データを取得し、それを道路上の位置と関連付けます。方向が必要な場合は、ルートを計算できます。オンザフライの交通情報 (道路の閉鎖、渋滞) を使用してルートを調整できます。

都市の谷間やトンネルなどによりGNSS 信号の損失やマルチパスが発生する可能性があるため、ドライブトレインに取り付けられたセンサー、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計からの距離データを使用した推測航法を使用すると、信頼性を高めることができます。

数学的には、自動車のナビゲーションはグラフ理論における最短経路問題に基づいており、大規模なネットワーク内の 2 点間でいくつかの基準 (最短、最安、最速など) を最もよく満たす経路を特定する方法を検討します。

自動車ナビゲーションシステムは自動運転車の開発に極めて重要である。^[1]

自動車ナビゲーションシステムは、長年利用されてきたが、コストが高すぎたり、利用しにくかったりしたさまざまな技術の融合です。製品が商業的に実現可能になる前に、バッテリー、ディスプレイ、処理能力などの制限を克服する必要がありました。^[2]

• 1961年:八木秀次が無線ベースのナビゲーション システムを設計しました。この設計はまだ原始的で、軍事用途を想定していました。
• 1966年:ゼネラルモーターズリサーチ (GMR) は、DAIR (ドライバー支援、情報、ルーティング) と呼ばれる非衛星ベースのナビゲーションおよび支援システムの開発に取り組んでいました。最初のテストの後、GM は、ナビゲーション支援を提供する方法としては拡張性や実用性がないと判断しました。しかし、数十年後、このコンセプトはOnStar (1996 年設立) として生まれ変わりました。^[3]
• 1971年: 事前に決められたルートをたどるコンパクトカセットベースのナビゲーション。指示が読み上げられ、その後に音が鳴り、管制官に距離(音で示される)に到達したらカセットを続けるように指示する。^[4]
• 1973年：日本の通商産業省（MITI）と富士重工業が自動車ナビゲーションシステムに関する日本の研究プロジェクトであるCATC（総合自動車交通管制）を後援した。^[5]
• 1979年：通産省が日本にJSK（自動車交通・運転電子技術協会）を設立。^[5]
• 1980年:トヨタ クラウンに新機構の電子式オートコンパスを搭載。
• 1981年: CATCの初期の研究により、日本のホンダ、日産、トヨタの自動車ナビゲーションシステムの第1世代が誕生しました。これらのシステムでは推測航法技術が使用されていました。^[5]
• 1981年：ホンダのエレクトロジャイロケータは、市販された最初のカーナビゲーションシステムでした。慣性航法システムを使用して、移動距離、出発地、向かった方向を追跡しました。^[6]また、地図表示を備えた最初のカーナビゲーションシステムでもありました。^[5]
• 1981年:トヨタセリカのナビゲーションコンピューター(NAVICOM)。^[7]
• 1983年: Etakが設立。マップマッチングを使用して推測航法機器を改良した初期のシステムを開発。デジタル地図情報は標準のカセットテープに保存されました。^[8]
• 1987年: トヨタは世界初のCD-ROMベースのナビゲーションシステムをトヨタクラウンに導入した。^[9]
• 1989年: Design Works USAのグレッグ・ハウは、ハンター・システムズの4万ドルのナビゲーション・コンピュータをマグナ・トレロ・コンセプトカーに採用した。もともと消防署の消火栓の位置を特定するために開発されたこのシステムは、衛星信号と推測航法の両方を利用して、民間GPSの限界によるシステム全体の精度を向上させた。このシステムはまた、前任者が使用していた単色のベクトル・マッピング・ディスプレイではなく、カラーのラスター・スキャン・モニターを誇っている。^{[10] [11] [12]}
• 1990年：マツダユーノスコスモがGPSナビゲーションシステムを搭載した初の量産車となった^[13]
• 1991年:ゼネラルモーターズはアメリカ自動車協会、フロリダ州運輸局、オーランド市と提携し、コンピューター化された車載ナビゲーションシステムであるTravTek (Travel Technologyの略) を開発した。100台のオールズモビル・トロネードにこのシステムが搭載され、そのうち75台はエイビスのオーランド国際空港事務所でレンタルされ、残りの25台は地元のドライバーが試乗した。車のトランクにコンピューターシステムが設置され、後部に特別なアンテナが取り付けられ、オールズモビル・トロネードのビデオスクリーン (標準のトロネードのオプション) に接続されてナビゲーションを表示した。TravTekはオーランドとその都市圏の12,000平方マイルのエリアをカバーし、レストラン、AAA認定のホテル、アトラクションのリストも含まれていた。^[14]
• 1991年: トヨタはトヨタ ソアラにGPSカーナビゲーションを導入しました。
• 1991年：三菱は三菱デボネアにGPSカーナビゲーション（MMCS：三菱マルチコミュニケーションシステム）を導入した。^[15]
• 1992年:トヨタ セルシオに音声アシストGPSナビゲーションシステムを搭載。
• 1993年: オーストリアの放送局ORFがソフトウェア会社bitMAPとその代表ヴェルナー・リービッヒの発明である衛星ナビゲーションシステムを使用した通り名と家番号を含む電子市街地図のプレゼンテーションを放送した。bitMAPは同年ラスベガスのComdexに参加したが、適切なマーケティングには成功しなかった。^{[16] [17] [18]}
• 1994年：BMW 7シリーズE38、 GPSナビゲーションを搭載した最初の欧州モデル。ナビゲーションシステムはフィリップス（Philips CARIN）との協力で開発された。^[19]
• 1995年：オールズモビルは、米国で生産された車に搭載可能な最初のGPSナビゲーションシステムであるガイドスターを導入しました。^{[20]このナビゲーションシステムは、}ゼクセル との協力により開発されました。ゼクセルはエイビスレンタカーと提携して、レンタカーでこのシステムを広く利用できるようにしました。これにより、米国の一般大衆の多くが初めてカーナビゲーションを使用する機会を得ました。
• 1995 年: ミュンヘンに拠点を置く ComRoad AG 社が製造した「モバイル アシスタント」または略して MASS と呼ばれるデバイスが、雑誌 Byte の CeBit で「モバイル コンピューティングにおける最優秀製品」の称号を獲得しました。このデバイスは、車内に GPS と速度センサーの両方を備え、ワイヤレス インターネット接続を介してターンバイターン方式のナビゲーションを提供しました。
• 1995年:アキュラは1996年型RLで初のハードディスクドライブベースのナビゲーションシステムを導入した。^[21]
• 1997年:トヨタ・プリウスのメーカーオプションとしてディファレンシャルGPSを使用したナビゲーションシステムが開発されました^[22]
• 1998年:トヨタ プログレに初のDVDベースナビゲーションシステムが導入されました。
• 2000年: アメリカはより正確なGPS信号を民間向けに利用できるようにした。^[23]
• 2003年：トヨタは、業界初のハードディスクドライブベースのナビゲーションシステムと、電子スロットルコントロールを内蔵した業界初のDVDベースのナビゲーションシステムを導入しました。
• 2007年：トヨタは、カーナビゲーションシステムに地図更新を配信する技術として世界初となる「マップオンデマンド」を導入した。
• 2008年：トヨタ クラウンに世界初となるナビ連動ブレーキアシスト機能とナビ連動アダプティブ可変サスペンションシステム（NAVI/AI-AVS）を搭載
• 2009年： SygicのiOS向けモバイルナビゲーションアプリのリリースにより、モバイルデバイスナビゲーションシステムの新しい時代が到来し、人気が高まり始めました。

道路データベースはベクター マップです。通りの名前や番号、家番号、および興味のあるポイント(ウェイポイント) は、地理座標としてエンコードされます。これにより、ユーザーは、通りの住所または地理座標で目的の目的地を見つけることができます。 (マップ データベース管理を参照してください。)

地図データベース形式はほぼ一様に独自のものであり、衛星ナビゲーション マップには業界標準がありませんが、一部の企業は SDAL (Shared Data Access Library) やNavigation Data Standard (NDS) でこの問題を解決しようとしています。Tele AtlasやNavteqなどの地図データ ベンダーはGDF ( Geographic Data Files ) 形式でベース マップを作成しますが、各電子機器メーカーはそれを最適化された、通常は独自の方法でコンパイルします。GDF はカー ナビゲーション システムの CD 標準ではありません。GDF はナビゲーション システムの内部形式で使用され、CD-ROM に変換されます。CDF (CARiN Database Format) はPhilipsが作成した独自のナビゲーション マップ形式です。

SDAL はNavteqが開発した独自の地図形式で、デジタルナビゲーションマップの業界標準となることを期待してロイヤリティフリーでリリースされましたが、業界ではあまり広く採用されていません。この形式を使用したベンダーは次のとおりです。

• マイクロソフト
• マゼラン
• 開拓
• パナソニック
• クラリオン
• インフォゲーション

ナビゲーションデータ標準（NDS）イニシアチブは、自動車メーカー、ナビゲーションシステムサプライヤー、地図データサプライヤーの業界グループであり、カーナビゲーションシステムで使用されるデータ形式の標準化と地図更新機能の実現を目指しています。NDSの取り組みは2004年に始まり、2009年に登録団体となりました。^[24]標準化により相互運用性が向上し、具体的には20社のメーカーのナビゲーションシステムで同じナビゲーションマップを使用できるようになります。^[25]参加企業には、BMW、フォルクスワーゲン、ダイムラー、ルノー、ADIT、アイシンAW、アルパイン、ナビゴン、Navis-AMS、ボッシュ、デンソー、三菱、ハーマンインターナショナルインダストリーズ、パナソニック、Preh Car Connect（旧TechniSat）、PTV、コンチネンタルAG、クラリオン、Navteq、Navinfo Archived 2020-08-01 at the Wayback Machine、TomTom、ゼンリンが含まれます。

道路データベースは、ソリッド ステート読み取り専用メモリ (ROM)、光学メディア ( CDまたはDVD )、ソリッド ステートフラッシュ メモリ、磁気メディア (ハード ディスク)、またはこれらの組み合わせに保存できます。一般的な方式では、ベース マップを ROM に永続的に保存し、ユーザーが関心のある地域の詳細情報を追加できます。ROM は常に工場でプログラムされています。他のメディアは、事前にプログラムするか、コンピューターまたはネットワーク接続を介してCDまたはDVDからダウンロードするか、カード リーダーを使用して直接ダウンロードできます。

一部のナビゲーション デバイス メーカーは、顧客に無料の地図更新を提供しています。これらの更新は、多くの場合、ナビゲーション デバイスを PC に接続してアクセスするベンダーの Web サイトから取得されます。

一部のシステムでは、 TMC、RDS、または携帯電話経由のGPRS/3Gデータ伝送を 使用して、交通渋滞に関する情報を受信して​​表示できます。

実際に、Googleは2014年にAndroidとiOS向けのGoogleマップを更新し、より速いルートが利用可能になったときにユーザーに通知するようにしました。この変更により、リアルタイムデータとルートのより遠い部分に関する情報を統合するのに役立ちます。^[26]

• 一部の自動車ナビゲーションシステムのカラーLCD画面は、テレビ放送やDVD ムービーの表示にも使用できます。
• いくつかのシステムは、ハンズフリー通話やSMS メッセージング( BluetoothまたはWi-Fi を使用)のために携帯電話と統合 (または通信) します。
• 自動車ナビゲーションシステムには会議用の個人情報管理機能も含まれており、交通および公共交通機関の情報システムと組み合わせることができます。

多くの自動車メーカーは、衛星ナビゲーション デバイスを車両のオプションとして提供しています。そのため、GNSS が装備されていない車両をお持ちのお客様は、工場出荷時に付属していた元の GNSS ユニットを購入して後付けすることができます。必要な配線ハーネスが車両にすでに装備されている場合は、簡単な「プラグ アンド プレイ」インストールで済む場合もあります。ただし、メーカーによっては、新しい配線が必要なため、インストールが複雑になる場合があります。

このアプローチの主な利点は、統合された工場標準の設置です。多くのオリジナルシステムにはジャイロコンパスや加速度計も含まれており、車両の速度センサーからの入力やリバースギア接続信号出力を受け入れることができるため、 GPS信号が一時的に利用できない場合でも推測航法でナビゲートできます。 ^[27] ただし、コストは他のオプションよりもかなり高くなる可能性があります。

リアルタイムで興味のあるポイントを確立し、ショート メッセージ サービス( SMS ) を使用してGSM携帯電話ネットワーク経由で送信することを、Gps2sms と呼びます。一部の車両や船舶には、盗難、アンカーの漂流、故障などの特定のイベントが発生したときにSMSテキスト メッセージを自動的に送信できるハードウェアが装備されています。受信側 (レッカー車など) は、ウェイポイントをコンピューター システムに保存したり、場所を示す地図を描いたり、自動車のナビゲーション システムで確認したり できます。

• 拡張現実
• 自動車両位置検出
• 自動運転車
• 電子ルート案内システム
• GPS交換フォーマット
• GPSナビゲーションデバイス
• 全地球測位システム(GPS)
• 誘導、ナビゲーション、制御
• 自動車部品一覧
• 地図データベース管理
• マップスケープBV
• モバイルデータ端末
• ナビゲーション データ標準(NDS)
• ナビピックス
• ナブテック
• パーソナルナビゲーションアシスタント（PNA）
• トムトム
• 交通メッセージチャネル(TMC)
• ハイブリッドナビゲーション（ハイブリッド）
• ガーミン