GPS出現之前，汽車是如何導航的？

滾動地圖、陀螺儀、速度傳感器甚至磁鐵，都曾用來幫助司機尋找正確的方向

撰文 / 朱 琳

編輯 / 張 南

設計 / 杜 凱

來源 / thedrive，作者：Peter Holderith

現在的GPS系統很簡單，對吧？你的汽車或智能手機會將它的位置與一堆衞星進行比較，電腦會做一點計算，瞧，你就知道你所處的精確位置了。這很容易，而且完全被認為是理所當然。然而，早在2000年全球定位系統(GPS)向大眾開放並在全球範圍內實際應用之前，汽車製造商就已經竭盡全力尋找模擬解決方案來解決實時導航的複雜問題。

這到底意味着什麼？如果沒有微處理器和在衞星軌道上運行的全視眼睛，一輛汽車如何追蹤自己的位置呢？想想滾動地圖、陀螺儀、速度傳感器，甚至磁鐵吧。如你所料，有些努力比其他努力更成功。

1909年：瓊斯實況地圖

這是第一個逐嚮導航系統，其歷史可以追溯到1909年。如果你覺得這聽起來太早了，那就想想經常被忽視的戰前美國汽車工業，那時每年的汽車產量已經超過75000輛了。由於新的紙質地圖無法跟上該國快速增長的專用道路網絡，人們立即意識到，需要為駕駛員提供某種主動導航輔助。

瓊斯實況地圖(The Jones Live Map)，是系列發明家J·W·瓊斯(J. W. Jones)的發明創造。這是一張紙做的圓盤，圓周上印有指定行程的説明，就像幸運轉輪那樣。將圓盤放置在連接到汽車裏程表的機械裝置中，當汽車沿着預定的路線行駛時，它會旋轉，用一個固定箭頭突出顯示即將到來的方向。

就像十年前的導航系統一樣，它需要更多的圓盤來更新。當你閲讀這些早期的系統時，你也會注意到一個趨勢，那就是它們都可以引導你從一個地方到一個地方。導航到起始點必須手動完成。在1909年，這通常意味着每隔幾英里就要把行人攔下來，拼命尋找加油站和修理輪胎，因為道路太糟糕了。

瓊斯實況地圖是一個原始的系統，但它在早期的汽車中非常有用。當時的道路——除了路面質量很差之外——經常缺乏適當的標誌，所以使用像“在鐵路橋左轉”這種非標準方向，根據里程來判斷，對司機有很大幫助。

不幸的是，它也是自己時機的受害者。接下來的二十年，隨着國家公路網絡的爆發和標準標識得到廣泛應用，瓊斯實況地圖的圓盤無法跟上快速變化的地標(更不用説新路線在不斷開啓)，於是它在1920年代早期停止了生產。

1930年：自動滾動地圖

下一個嘗試和改進靜態地圖的流行產品是大約1930年在意大利製造的，叫做Iter-Auto。它基本上是一張印在卷軸上的長長的地圖，上面有預先確定的路線。安裝在儀表板上的設備會自動滾動卷軸，並與你在路線上的位置保持同步。這要歸功於地圖卷軸和汽車速度計之間的電纜連接，使得速度匹配導航的基本形式得以實現。

這類設備的棘手問題是存在左右轉彎，因為它只能在一個方向上自動滾動。因此，向左或向右的轉彎會帶來問題。在我讀過的所有文獻中，都不清楚他們是如何解決這個問題的，然而，一個解決方案是——就像Iter-Auto有旅館、橋樑和加油站的標誌一樣——它也可能有左轉或右轉的標誌。你會被指引向左或向右轉，但地圖會一直直行。

他們沒有解決的另一個問題是，如果你走錯了方向，或者倒着走，紙卷軸當然不會更聰明。你的駕駛必須是完美無瑕的，Iter-Auto會指引你去任何你想去的意大利城市。

比它早幾年，在英國也有這種系統的更小的、安裝在腕錶上的版本。不過，它們自己不會滾動屏幕。戴這個手錶的人，要像給手錶上弦一樣不停地轉動卷軸。

1966年：通用的DAIR系統

D.A.I.R.於1966年面世，是駕駛員輔助、信息和路徑(Driver Aid, Information and Routing)的首字母縮寫。從本質上説，它是通用安吉星(OnStar)系統的前身。如果你之前還在好奇磁鐵在哪裏，是的，這就是。

DAIR成功了——或者，如果它出走了通用的測試中心，它會成功的——就像今天的安吉星一樣。如果你在路上遇到了問題，比如爆胎、事故或汽油耗盡，系統會知道你在哪裏，並能派人去幫助你。但由於那是60年代，他們不能使用移動數據網絡或GPS。而是DAIR使用了嵌入在道路上的一系列磁鐵，當汽車經過時，這些磁鐵就能檢測到。通用計劃在全美沿高速公路和熱門路口間隔3-5英里(約4.8-8千米)放置磁鐵。

以這個距離設置磁鐵，支援車輛可以相當準確地定位有問題的汽車。如果司機想去某個地方，也可以獲得精確的導航指示。然而，這些指示並不像我們今天接收的數字指令那麼複雜。DAIR使用打孔卡片來記錄方向，在它被用於導航之前，必須有人開車並記錄路線。然而，一旦你有了這張路線卡片，你所要做的就是把它塞進儀表盤，儀表盤上一系列的燈會指引你到達你的位置。

這些磁鐵還可以傳遞其他信息，如道路質量、交通狀況或即將發生的事故——類似於今天的許多GPS系統。由於1966年還沒有移動電話，對講機就被用來在駕駛員和附近的通信中心之間來回交換信息。

如果所有這些聽起來都是非常昂貴和勞動密集型的，那是因為它的確就是。通用汽車的願景包括在全國範圍內在道路上鑽孔，掩埋磁鐵，並建立相關的通信網絡，以使該系統發揮作用。投資將是巨大的，這就是為什麼它沒有發生。

當然，在當時的官方文獻中，通用談論它就好像它近在咫尺。但如果我們所有人都相信1960年左右的通用汽車公司的話，我們現在就會躺在噴氣發動機驅動的自動駕駛汽車裏，看到男人關着窗户抽雪茄，或者其他什麼東西。那是中世紀的男人做的事，對吧？

説到微妙的性別歧視，可笑的是，我之前接觸到的整個DIRA小冊子都嚴格假設讀者是男性。一個女人買一輛車，甚至是對一輛車感興趣，這個想法本身就是荒謬的。完全不可能。

女人為什麼想要一輛車？就好像男人把他們的妻子看作一種完全不同的、令人困惑的動物。我的妻子嗎？一輛小汽車？她會拿它做什麼呢？

1981年：本田電子陀螺儀

在非GPS導航系統方面的真正突破出現在1981年的本田電子陀螺儀(Honda Electro Gyrocator)，因為其中的一些技術是非常不尋常的，同時也是非常令人印象深刻的。

電子陀螺儀當時的售價為2746美元(相當於現在的7745美元，約合人民幣1.9萬元和5.4萬元)，在1981年底的

雅閣（Accord)和謳歌(Vigors)型號中配置，後者是謳歌TL(Acura TL)的日本版本。

電子陀螺儀的工作方式表面上看很簡單。在幾個半透明的地圖疊加層之一的後面有一個6英寸的CRT屏幕。當汽車移動時，它通過汽車和系統內部的儀器輸入的一系列數據與它的原點進行比較，來確定位置。使用這些信息，它增加了一個閃爍點——在屏幕上代表你的車。當這個點與地圖疊加層相結合時，它會告訴你你所處的位置。值得注意的是，該系統僅在日本可用，而且日本是唯一兼容地圖的國家。

但整個系統在表面之下並不那麼簡單。為了從它的信息點(POI)來確定汽車的位置，電子陀螺儀使用了一個從變速器收集數據的速度傳感器和一種特殊的陀螺儀。這個陀螺儀使用循環氦來確定方向的變化。很難解釋它是如何工作的，所以我就引用IEEE(美國電氣電子工程師學會，Institute of Electrical and Electronics Engineers)的原文：

“本田公司開發了許多設備使電子陀螺儀工作，包括一個陀螺儀，有兩根導線在一個氦氣循環流中。當汽車筆直向前行駛時，氦氣均勻地撞擊兩根電線，使它們保持在相同的温度。當車輛轉彎時，氦氣的流動會發生偏差，從而在兩根導線之間產生温差。車載計算機可以探測到這種差異，並將其轉化為方向信息。”

由於採用了所有這些技術，這台設備的重量約為20磅(約9千克)，加上前面提到的高昂價格，是雅閣建議零售價的兩倍。雖然這個系統給人留下了深刻印象，但是並沒有記錄有多少人真正參與了這個實驗。不用説，網上根本找不到賣的。其中一個例子是在雙環茂木賽道的本田收集大廳展示。

1985年：Etak導航儀

Etak導航儀本質上是電子陀螺儀的一個稍微更精細和數字化的版本。它利用指南針和從汽車車輪速度傳感器收集的信息來判斷汽車行駛的方向。它將把這些數據與存儲在磁帶上的數字地圖結合起來，從而實現本田靜態地圖無法提供的實時逐嚮導航。

Etak發佈於1985年，它看起來就像一個面向未來的80年代技術。

和電子陀螺儀一樣，Etak的價格也很貴，按今天的貨幣計算為3324美元(約合人民幣2.3萬元)。它還必須在當地的車載音響或車載電話專家那裏得到專業安裝。

地圖磁帶——通常包括一個城市的都市區域——也要35美元(約人民幣246元)一個。相當於今天的83美元(約合人民幣583元)。

儘管成本高昂，但大型貨運公司仍將Etak系統視為改善物流的一種簡便方法，它們最終成為了該系統的一般客户。這使得Etak得以迅速發展，公司幾經易手，銷售價格多年來不斷上漲。當然，當美國政府在2000年將未降級的GPS信號開放給公眾使用時，Etak的喪鐘就敲響了，這也催生了掛載儀表盤後續市場的整個行業，而內置儀表盤解決方案則在十年後才問世。

但那時候谷歌地圖離我們還有好幾年的時間，Etak最有價值的部分就是它為離線系統運行而編輯的地圖數據。它的最終買家TomTom將在自己的GPS設備中使用Etak的地圖數據。

所以，雖然衞星是今天汽車導航的標準，但並非在它之前就什麼都不存在。基於陀螺儀的系統可能還不夠好，不足以縮小成手機大小的設備，但它們肯定比在汽車後備箱上展開一張地圖查路線要好得多——也貴得多。

就那些過時的滾動地圖而言，它們實際上至今仍在摩托車拉力賽中使用。