Funktion des Navigationssystems
Das Navigationssystem besteht aus Navigationseinheit, PCM (Fahrgeschwindigkeitssignal), GPS-Antenne, Audiogerät und der Anzeigeeinheit.
Funktionsdiagramm

Fahrgeschwindigkeitsimpuls

Der Fahrgeschwindigkeitsimpuls (VSP) wird vom PCM gesendet. Das PCM empfängt das Signal vom Nebenwellen-Drehzahlsensor, verarbeitet das Signal und überträgt es an den Geschwindigkeitsmesser und andere Systeme.

Gierwinkelsensor

Der Gierwinkelsensor erfasst Richtungsänderungen (Winkelgeschwindigkeit) des Fahrzeugs. Bei dem Sensor handelt es sich um ein in die Navigationseinheit integriertes Oszillationsgyroskop.

Aufbau des Sensorelements

Der Sensor ist wie eine Stimmgabel geformt und besteht aus den piezoelektrischen Komponenten, dem Metallblock und dem Trägerstift. Der Sensor enthält vier piezoelektrische Elemente: ein Element dient zur Anregung der Oszillatoren, eines zur Überwachung, um eine geregelte Schwingungsfrequenz aufrechtzuerhalten, und zwei weitere zur Erkennung der Winkelgeschwindigkeit. Die beiden in der Mitte um 90° verdrehten Oszillatoren sind unten durch den Metallblock verbunden und werden vom Trägerstift gehalten. An der Oberseite jedes Oszillators ist ein piezoelektrisches Detektorelement angebracht. Das piezoelektrische Anregungselement ist am unteren Ende des einen Oszillators angebracht, das piezoelektrische Überwachungselement am unteren Ende des anderen Oszillators.

Funktionsprinzip des Oszillationsgyroskops

Die piezoelektrischen Elemente besitzen elektromechanische Übertragungseigenschaften: Sie biegen sich in senkrechter Richtung durch, wenn an die beiden Enden der Elemente eine Spannung angelegt wird, und umgekehrt wird zwischen den beiden Enden der piezoelektrischen Elemente eine Spannung erzeugt, wenn sie durch eine äußere Kraft durchgebogen werden. Das Oszillationsgyroskop nutzt diese Eigenschaft der piezoelektrischen Elemente sowie die ‘‘Corioliskraft" aus. (Die Corioliskraft lenkt bewegliche Objekte infolge der Erddrehung ab.) Beim Oszillationsgyroskop bewegt diese Kraft das Sensorelement, wenn eine Winkelgeschwindigkeit wirkt.

Funktionsweise

  1. Das piezoelektrische Anregungselement versetzt den Oszillator durch ständiges Vor- und Zurückbiegen in Schwingungen, sobald eine Wechselspannung von 6 kHz angelegt wird. Der Oszillator auf der Überwachungsseite schwingt in Resonanz mit, weil er über den Metallblock mit der Anregungsseite gekoppelt ist.
  1. Das piezoelektrische Überwachungselement biegt sich proportional zur Schwingung durch und erzeugt eine Spannung (das Überwachungssignal). Der Regelkreis der Navigationseinheit führt das Anregungssignal so nach, dass das Überwachungssignal stabilisiert wird.
  1. Bei stehendem Fahrzeug schwingen die piezoelektrischen Detektorelemente links und rechts mit den Oszillatoren mit, es wird aber kein Signal ausgegeben, da die Teile nicht durchgebogen werden (keine Winkelkraft).
  1. Wenn sich das Fahrzeug nach rechts dreht, führt das Sensorelement eine Kreisbewegung aus, wobei sich der rechte Oszillator nach vorne und der linke Oszillator nach hinten biegt. Der Grad der Vorwärts-/Rückwärtsbiegung ist je nach Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs verschieden.
  1. Die piezoelektrischen Detektorelemente geben eine Spannung (das Gierwinkel-Signal) in Abhängigkeit vom Grad der Durchbiegung aus. Durch Messen dieser Spannung wird bestimmt, wie stark das Fahrzeug seine Richtung ändert.

Standortbestimmungssystem (GPS)

Mit Hilfe des GPS (Global Positioning System) bestimmt das Navigationssystem den aktuellen Standort des Fahrzeugs. Das GPS besteht aus Satelliten, die sich auf verschiedenen Umlaufbahnen um die Erde befinden und elektromagnetische Wellen aussenden. Die Satelliten senden ein Satellitenidentifizierungssignal, Umlaufbahninformationen, ein Übertragungszeitsignal und weitere Informationen. Wenn der GPS-Empfänger simultan Funkwellen von drei oder mehr Satelliten empfängt, berechnet er basierend auf der Entfernung zu jedem Satelliten und den Positionen der Satelliten auf ihrer jeweiligen Umlaufbahn die aktuelle Position des Fahrzeugs.
Positionserfassungsdarstellung mit GPS-Satelliten

Präzision des GPS

Die Präzision des GPS hängt von der Anzahl von Satelliten, von denen Funkwellen empfangen werden, und den Überwachungsbedingungen ab. Die Präzision wird von dem GPS-Symbol oben rechts in der Anzeige angedeutet.
GPS-ZEICHEN
ANZAHL SATELLITEN
BEDINGUNG
BESCHREIBUNG
Weißes GPS-Symbol
2 oder weniger
Unmöglich, Fahrzeugposition zu erfassen
GPS-Funktion normal
Die vom GPS empfangenen Funkwellen der Satelliten sind zur Erfassung der Fahrzeugposition nicht ausreichend.
Grünes GPS-Symbol
3
Zweidimensionale Erfassung der Fahrzeugposition
Der Längen- und Breitengrad der Fahrzeugposition können erfasst werden. (Weniger präzise als Erfassung in drei Dimensionen)
Grünes GPS-Symbol
4 oder mehr
Dreidimensionale Erfassung der Fahrzeugposition
Der Längen- und Breitengrad und die Höhe der Fahrzeugposition können erfasst werden. (Präziser als Erfassung in zwei Dimensionen)
Keine Anzeige
———
Defekt
Das GPS steht wegen eines defekten GPS-Empfängers, einer Kabelunterbrechung oder aus einem anderen Grund nicht zur Verfügung.


GPS-Antenne

Die GPS-Antenne verstärkt und überträgt die von den Satelliten empfangenen elektromagnetischen Wellen an den GPS-Empfänger

GPS-Empfänger

Der GPS-Empfänger ist in die Navigationseinheit integriert. Er berechnet die Fahrzeugposition auf Grundlage des von der GPS-Antenne empfangenen Signals. Die Fahrzeugposition und die Signalempfangsbedingungen werden zur Korrektur der Fahrzeugposition vom GPS-Empfänger an die Navigationseinheit übertragen.

Navigationseinheit

Die Navigationseinheit berechnet die Fahrzeugposition und leitet den Fahrer ans Ziel. Die Einheit führt dazu Map-Matching (Kartenabgleich)-Korrektur, GPS-Korrektur und Entfernungs-Feinabstimmung durch. Sie steuert auch die Menüfunktionen und das DVD-ROM-Laufwerk. Aus all diesen Elementen setzt die Navigationseinheit ein Bildsignal zusammen, das sie an die Anzeigeeinheit sendet, und akustische Anweisungen, die an das Audiogerät gehen.

Berechnung der Fahrzeugposition

Die Navigationseinheit zieht zur Berechnung der Fahrzeugposition (Fahrtrichtung und aktuellen Position) die Richtungsänderungssignale des Gierwinkelsensors sowie der Entfernungsinformationen aus dem Fahrgeschwindigkeitssignal (VSP) des PCM heran.

Map-Matching-Tuning (Kartenabgleich)

Der Kartenabgleich erfolgt durch die Anzeige der Fahrzeugposition auf den auf der Karte eingezeichneten Straßen. Die von der DVD-ROM erhaltenen Kartendaten werden mit den Fahrzeugpositionsdaten verglichen; dann wird die Fahrzeugposition auf der am nächsten gelegenen Straße angezeigt. Es erfolgt kein Kartenabgleich, wenn das Fahrzeug auf einer nicht auf der Karte verzeichneten Straße fährt oder wenn die Fahrzeugposition weit von einer auf der Karte eingezeichneten Straße entfernt ist.

GPS-Abstimmung

Bei der GPS-Abstimmung handelt es sich um einen Abgleich der Fahrzeugposition mit der GPS-Position des Fahrzeugs. Die Navigationseinheit vergleicht die berechneten Fahrzeugpositionsdaten mit den GPS-Fahrzeugpositionsdaten. Wenn eine große Diskrepanz zwischen den beiden besteht, wird die angezeigte Fahrzeugposition entsprechend der GPS-Fahrzeugposition korrigiert.

Entfernungsabstimmung

Bei der Entfernungsabstimmung wird die Differenz zwischen der Entfernung aus dem Fahrgeschwindigkeitssignal und den Entfernungsdaten der Karte reduziert. Die Navigationseinheit vergleicht die berechneten Fahrzeugpositionsdaten mit den GPS-Fahrzeugpositionsdaten. Sie verkleinert den Korrekturwert, wenn die Fahrzeugposition der GPS-Fahrzeugposition immer voraus ist, und vergrößert den Korrekturwert, wenn die Fahrzeugposition der GPS-Fahrzeugposition auf Dauer hinterher hinkt.

Routenberechnungsmethode

Die Navigationseinheit kann verschiedene Routen zu einem gewählten Ziel berechnen. Es stehen vier Optionen zur Auswahl:

Akustische Zielführung

Die Navigationseinheit lässt vor der Einfahrt in eine Kreuzung oder einem erforderlichen Abbiegemanöver einen Hinweis sprechen. Die gesprochenen Anweisungen werden vom Audiogerät über die vorderen Lautsprecher ausgegeben.

DVD-ROM

Die Kartendaten (einschließlich aller Maßstabsangaben) sind auf der DVD-ROM gespeichert. Die Kartendaten enthalten:

Begriffsverzeichnis

In dem folgenden Begriffsverzeichnis sind die für das Navigationssystem verwendeten Begriffe zusammengefasst.
POI
Point of Interest - ein Verzeichnis solcher "merkenswerten Orte" finden Sie im Hauptmenü unter der Option ‘‘Orte".
GPS
Global Positioning System (Standortbestimmungssystem). Ein Netz aus 24 Kommunikationssatelliten, die die Erde umkreisen.
NAVI
Kurzname für das Navigationssystem
LCD
Liquid Crystal Display (Flüssigkristallanzeige)
PCM
Powertrain Control Module (Motorsteuergerät)
VSP
Vehicle Speed Pulse - Fahrgeschwindigkeitsimpuls, ein vom PCM geliefertes Signal zur Entfernungsberechnung
DATENBANK
Die Daten (Karten- und Adressinformationen), die auf der DVD-ROM sowie in der Steuereinheit des Navigationssystems gespeichert sind
DVD-ROM
Digital Video Disk Read-Only Memory
DIGITALISIERTE STRASSE
Eine Straße, die auf der digitalisierten Bildschirmkarte angezeigt wird
NICHT DIGITALISIERTE STRASSE
Eine Straße, die NICHT auf der digitalisierten Bildschirmkarte angezeigt wird
Kartenabgleich
Das Navigationssystem hat das Fahrzeug einem digitalisierten Straßensegment zugeordnet. Der Name der momentan befahrenen Straße wird dann in dem blau schattierten Bereich am unteren Bildschirmrand angezeigt.


Audiogerät

Das Audiogerät empfängt die Zielführungshinweise von der Navigationseinheit und gibt sie über die vorderen Lautsprecher aus. Dabei kann über die Audioanlage weiter Musik gehört werden.

Anzeigeeinheit

Die Anzeigeeinheit verwendet eine Flüssigkristallanzeige (LCD). Das LC-Display ist ein 7" breiter Dünnschichttransistor (TFT) in Streifentechnik mit 330.960 Bildpunkten. Farbfilm und Fluoreszenzbeleuchtung befinden sich auf der Rückseite der Flüssigkristallschicht. Der Berührungssensor vorn am LC-Display ist ein Infrarotsensor mit 20 vertikalen und 9 horizontalen Infrarotstrahlen, so dass sich 180 Berührungspunkte ergeben. Die Anzeigeeinheit überträgt die Signale von den verschiedenen Bedientasten und Berührungsschaltern an die Navigationseinheit.
Infrarotstrahlen