GPS出现之前，汽车是如何导航的？

滚动地图、陀螺仪、速度传感器甚至磁铁，都曾用来帮助司机寻找正确的方向

撰文 / 朱 琳

编辑 / 张 南

设计 / 杜 凯

来源 / thedrive，作者：Peter Holderith

现在的GPS系统很简单，对吧？你的汽车或智能手机会将它的位置与一堆卫星进行比较，电脑会做一点计算，瞧，你就知道你所处的精确位置了。这很容易，而且完全被认为是理所当然。然而，早在2000年全球定位系统(GPS)向大众开放并在全球范围内实际应用之前，汽车制造商就已经竭尽全力寻找模拟解决方案来解决实时导航的复杂问题。

这到底意味着什么？如果没有微处理器和在卫星轨道上运行的全视眼睛，一辆汽车如何追踪自己的位置呢？想想滚动地图、陀螺仪、速度传感器，甚至磁铁吧。如你所料，有些努力比其他努力更成功。

1909年：琼斯实况地图

这是第一个逐向导航系统，其历史可以追溯到1909年。如果你觉得这听起来太早了，那就想想经常被忽视的战前美国汽车工业，那时每年的汽车产量已经超过75000辆了。由于新的纸质地图无法跟上该国快速增长的专用道路网络，人们立即意识到，需要为驾驶员提供某种主动导航辅助。

琼斯实况地图(The Jones Live Map)，是系列发明家J·W·琼斯(J. W. Jones)的发明创造。这是一张纸做的圆盘，圆周上印有指定行程的说明，就像幸运转轮那样。将圆盘放置在连接到汽车里程表的机械装置中，当汽车沿着预定的路线行驶时，它会旋转，用一个固定箭头突出显示即将到来的方向。

就像十年前的导航系统一样，它需要更多的圆盘来更新。当你阅读这些早期的系统时，你也会注意到一个趋势，那就是它们都可以引导你从一个地方到一个地方。导航到起始点必须手动完成。在1909年，这通常意味着每隔几英里就要把行人拦下来，拼命寻找加油站和修理轮胎，因为道路太糟糕了。

琼斯实况地图是一个原始的系统，但它在早期的汽车中非常有用。当时的道路——除了路面质量很差之外——经常缺乏适当的标志，所以使用像“在铁路桥左转”这种非标准方向，根据里程来判断，对司机有很大帮助。

不幸的是，它也是自己时机的受害者。接下来的二十年，随着国家公路网络的爆发和标准标识得到广泛应用，琼斯实况地图的圆盘无法跟上快速变化的地标(更不用说新路线在不断开启)，于是它在1920年代早期停止了生产。

1930年：自动滚动地图

下一个尝试和改进静态地图的流行产品是大约1930年在意大利制造的，叫做Iter-Auto。它基本上是一张印在卷轴上的长长的地图，上面有预先确定的路线。安装在仪表板上的设备会自动滚动卷轴，并与你在路线上的位置保持同步。这要归功于地图卷轴和汽车速度计之间的电缆连接，使得速度匹配导航的基本形式得以实现。

这类设备的棘手问题是存在左右转弯，因为它只能在一个方向上自动滚动。因此，向左或向右的转弯会带来问题。在我读过的所有文献中，都不清楚他们是如何解决这个问题的，然而，一个解决方案是——就像Iter-Auto有旅馆、桥梁和加油站的标志一样——它也可能有左转或右转的标志。你会被指引向左或向右转，但地图会一直直行。

他们没有解决的另一个问题是，如果你走错了方向，或者倒着走，纸卷轴当然不会更聪明。你的驾驶必须是完美无瑕的，Iter-Auto会指引你去任何你想去的意大利城市。

比它早几年，在英国也有这种系统的更小的、安装在腕表上的版本。不过，它们自己不会滚动屏幕。戴这个手表的人，要像给手表上弦一样不停地转动卷轴。

1966年：通用的DAIR系统

D.A.I.R.于1966年面世，是驾驶员辅助、信息和路径(Driver Aid, Information and Routing)的首字母缩写。从本质上说，它是通用安吉星(OnStar)系统的前身。如果你之前还在好奇磁铁在哪里，是的，这就是。

DAIR成功了——或者，如果它出走了通用的测试中心，它会成功的——就像今天的安吉星一样。如果你在路上遇到了问题，比如爆胎、事故或汽油耗尽，系统会知道你在哪里，并能派人去帮助你。但由于那是60年代，他们不能使用移动数据网络或GPS。而是DAIR使用了嵌入在道路上的一系列磁铁，当汽车经过时，这些磁铁就能检测到。通用计划在全美沿高速公路和热门路口间隔3-5英里(约4.8-8千米)放置磁铁。

以这个距离设置磁铁，支援车辆可以相当准确地定位有问题的汽车。如果司机想去某个地方，也可以获得精确的导航指示。然而，这些指示并不像我们今天接收的数字指令那么复杂。DAIR使用打孔卡片来记录方向，在它被用于导航之前，必须有人开车并记录路线。然而，一旦你有了这张路线卡片，你所要做的就是把它塞进仪表盘，仪表盘上一系列的灯会指引你到达你的位置。

这些磁铁还可以传递其他信息，如道路质量、交通状况或即将发生的事故——类似于今天的许多GPS系统。由于1966年还没有移动电话，对讲机就被用来在驾驶员和附近的通信中心之间来回交换信息。

如果所有这些听起来都是非常昂贵和劳动密集型的，那是因为它的确就是。通用汽车的愿景包括在全国范围内在道路上钻孔，掩埋磁铁，并建立相关的通信网络，以使该系统发挥作用。投资将是巨大的，这就是为什么它没有发生。

当然，在当时的官方文献中，通用谈论它就好像它近在咫尺。但如果我们所有人都相信1960年左右的通用汽车公司的话，我们现在就会躺在喷气发动机驱动的自动驾驶汽车里，看到男人关着窗户抽雪茄，或者其他什么东西。那是中世纪的男人做的事，对吧？

说到微妙的性别歧视，可笑的是，我之前接触到的整个DIRA小册子都严格假设读者是男性。一个女人买一辆车，甚至是对一辆车感兴趣，这个想法本身就是荒谬的。完全不可能。

女人为什么想要一辆车？就好像男人把他们的妻子看作一种完全不同的、令人困惑的动物。我的妻子吗？一辆小汽车？她会拿它做什么呢？

1981年：本田电子陀螺仪

在非GPS导航系统方面的真正突破出现在1981年的本田电子陀螺仪(Honda Electro Gyrocator)，因为其中的一些技术是非常不寻常的，同时也是非常令人印象深刻的。

电子陀螺仪当时的售价为2746美元(相当于现在的7745美元，约合人民币1.9万元和5.4万元)，在1981年底的雅阁(参数|图片)(Accord)和讴歌(Vigors)型号中配置，后者是讴歌TL(参数|图片)(Acura TL)的日本版本。

电子陀螺仪的工作方式表面上看很简单。在几个半透明的地图叠加层之一的后面有一个6英寸的CRT屏幕。当汽车移动时，它通过汽车和系统内部的仪器输入的一系列数据与它的原点进行比较，来确定位置。使用这些信息，它增加了一个闪烁点——在屏幕上代表你的车。当这个点与地图叠加层相结合时，它会告诉你你所处的位置。值得注意的是，该系统仅在日本可用，而且日本是唯一兼容地图的国家。

但整个系统在表面之下并不那么简单。为了从它的信息点(POI)来确定汽车的位置，电子陀螺仪使用了一个从变速器收集数据的速度传感器和一种特殊的陀螺仪。这个陀螺仪使用循环氦来确定方向的变化。很难解释它是如何工作的，所以我就引用IEEE(美国电气电子工程师学会，Institute of Electrical and Electronics Engineers)的原文：

“本田公司开发了许多设备使电子陀螺仪工作，包括一个陀螺仪，有两根导线在一个氦气循环流中。当汽车笔直向前行驶时，氦气均匀地撞击两根电线，使它们保持在相同的温度。当车辆转弯时，氦气的流动会发生偏差，从而在两根导线之间产生温差。车载计算机可以探测到这种差异，并将其转化为方向信息。”

由于采用了所有这些技术，这台设备的重量约为20磅(约9千克)，加上前面提到的高昂价格，是雅阁建议零售价的两倍。虽然这个系统给人留下了深刻印象，但是并没有记录有多少人真正参与了这个实验。不用说，网上根本找不到卖的。其中一个例子是在双环茂木赛道的本田收集大厅展示。

1985年：Etak导航仪

Etak导航仪本质上是电子陀螺仪的一个稍微更精细和数字化的版本。它利用指南针和从汽车车轮速度传感器收集的信息来判断汽车行驶的方向。它将把这些数据与存储在磁带上的数字地图结合起来，从而实现本田静态地图无法提供的实时逐向导航。

Etak发布于1985年，它看起来就像一个面向未来的80年代技术。

和电子陀螺仪一样，Etak的价格也很贵，按今天的货币计算为3324美元(约合人民币2.3万元)。它还必须在当地的车载音响或车载电话专家那里得到专业安装。

地图磁带——通常包括一个城市的都市区域——也要35美元(约人民币246元)一个。相当于今天的83美元(约合人民币583元)。

尽管成本高昂，但大型货运公司仍将Etak系统视为改善物流的一种简便方法，它们最终成为了该系统的一般客户。这使得Etak得以迅速发展，公司几经易手，销售价格多年来不断上涨。当然，当美国政府在2000年将未降级的GPS信号开放给公众使用时，Etak的丧钟就敲响了，这也催生了挂载仪表盘后续市场的整个行业，而内置仪表盘解决方案则在十年后才问世。

但那时候谷歌地图离我们还有好几年的时间，Etak最有价值的部分就是它为离线系统运行而编辑的地图数据。它的最终买家TomTom将在自己的GPS设备中使用Etak的地图数据。

所以，虽然卫星是今天汽车导航的标准，但并非在它之前就什么都不存在。基于陀螺仪的系统可能还不够好，不足以缩小成手机大小的设备，但它们肯定比在汽车后备箱上展开一张地图查路线要好得多——也贵得多。

就那些过时的滚动地图而言，它们实际上至今仍在摩托车拉力赛中使用。