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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine tragbare GPS-Navigationsvorrichtung. Die
Navigationsvorrichtung kann Reiseinformationen anzeigen und findet
spezielle Anwendung als Navigationsvorrichtung im Auto.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Navigationsvorrichtungen
auf GPS-Basis sind gut bekannt und werden als Navigationsvorrichtungen im
Auto umfangreich verwendet. Es kann auf die Software der Navigator-Reihe
vom vorliegenden Anmelder, TomTom B.V., Bezug genommen werden. Dies
ist eine Software, die, wenn sie auf einem PDA (wie z.B. einem Compaq
iPaq) läuft,
der mit einem externen GPS-Empfänger
verbunden ist, einem Benutzer ermöglicht, eine Startadresse (gewöhnlich der
aktuelle Ort) und eine Zieladresse in den PDA einzugeben. Die Software
berechnet dann die beste Route zwischen den zwei Endpunkten und
zeigt Befehle dafür
an, wie diese Route zu durchfahren ist. Unter Verwendung der vom
GPS-Empfänger
abgeleiteten Positionsinformationen kann die Software in regelmäßigen Intervallen
die Position des PDA (typischerweise am Armaturenbrett eines Fahrzeugs
angebracht) ermitteln und kann die aktuelle Position des Fahrzeugs
auf einer Karte anzeigen und geeignete Navigationsbefehle (z.B. "in 100 m nach links
abbiegen") anzeigen
(und sprechen). Eine Graphik, die die zu unternehmenden Handlungen
darstellt (z.B. ein Linkspfeil, der vom links abbiegen angibt),
kann in einer Statusleiste angezeigt werden und auch über die
anwendbaren Abzweigungen/Wendungen usw. in den Straßen, die
in der Karte selbst gezeigt sind, überlagert werden.
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Es
kann auch auf Vorrichtungen Bezug genommen werden, die einen GPS-Empfänger in
eine Rechenvorrichtung integrieren, die mit einer Kartendatenbank programmiert
ist und die Navigationsbefehle auf einer Anzeige erzeugen kann.
Diese integrierten Vorrichtungen werden häufig am oder im Armaturenbrett
eines Fahrzeugs montiert.
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Der
Begriff "Navigationsvorrichtung" bezieht sich auf
eine Vorrichtung, die es einem Benutzer ermöglicht, zu einem vorbestimmten
Zielort zu navigieren. Die Vorrichtung weist einen internen GPS-Empfänger auf.
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Die
Vorrichtung ist eine tragbare Vorrichtung und muss daher sicher
an einem Anschluss montiert werden, der selbst gewöhnlich mit
einem Saugnapf fest am Fahrzeugarmaturenbrett oder an der Fahrzeugwindschutzscheibe
angebracht wird.
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Die
Vorrichtung wird typischerweise mit einer externen Antenne verbunden,
um GPS-Signale aufzunehmen (der Begriff GPS deckt nicht nur US Navstar,
sondern ähnliche
GNSS (Global Navigation Satellite System) Globales Navigations-Satelliten-Systeme
wie z.B. Galileo ab. Die externe Antenne kann am Körper der Vorrichtung
gelenkig gelagert werden; sie kann dann bewegt werden, um zu ermöglichen,
dass der Benutzer die Antenne so orientiert, dass sie den besten
Signalempfang erreicht. Eine zusätzliche
externe Antenne kann häufig
auch bei diesen Vorrichtungen verwendet werden, da einige Arten
von Windschutzscheibenglas die GPS-Signale blockieren können. Die
HF-Signale von der zusätzlichen
externen Antenne (am Dach oder am Armaturenbrett, jedoch mit besserer
externer Sichtbarkeit, d.h. mit besserer Sichtlinie zu GPS-Satelliten,
montiert) werden entlang eines Koaxialkabels geleitet, das direkt
in die Navigationsvorrichtung eingesteckt werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft gemäß einem
ersten Aspekt eine tragbare, unabhängige GPS-Navigationsvorrichtung,
die abnehmbar an einer Fahrzeugwindschutzscheibe befestigt werden
kann, wobei die Vorrichtung einen GPS-Empfänger und eine Touch-Screen-Anzeige,
aber keinen Stift umfasst, wobei alle Navigationsfunktionen durch
den Benutzer durch Berühren
der Bildsymbole und/oder Tasten und/oder Schaltflächen, die
auf einem Touch-Screen
gezeigt sind, aktiviert werden, wobei die Bildsymbole, Tasten oder
Schaltflächen
zur Aktivierung mit dem Finger ausgelegt sind, und die einzige harte
Steuertaste, die ein Benutzer im normalen Betrieb drücken kann,
eine Ein/Aus-Taste
ist. Es kann jedoch eine verdeckte harte Rücksetztaste vorhanden sein.
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Die
Touch-Screen zeigt einen Navigationsmodus-Bildschirm an, der den
aktuellen Ort der Vorrichtung auf einer Karte zeigt; der Benutzer
kann zu einem Navigationsbildschirmmenü navigieren, indem er die Touch-Screen
berührt.
Der Benutzer kann durch Berühren
des Navigationsbildschirmmenüs
auch andere Navigationsfunktionen einleiten oder steuern.
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Die
Vorrichtung kann eine interne Antenne umfassen. Sie kann auch dazu
ausgelegt sein, mit einer externen Antenne über ein Kabel verbunden zu
werden.
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Die
Vorrichtung kann abnehmbar an einer Anschlussplattform montiert
werden, die selbst drehbar an einem Arm montiert ist; der Arm kann
schwenkbar montiert sein, so dass die Plattform vertikal und horizontal bewegt
werden kann. Der Arm selbst kann schwenkbar an einem Saugnapf montiert
sein.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
beschrieben, in denen 1 eine Bildschirmaufnahme von
einer Navigationsvorrichtung ist; die Bildschirmaufnahme zeigt eine
ebene Kartenansicht und eine Statusleite, die entlang der Unterseite
der Anzeige verläuft;
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2 ist
eine Bildschirmaufnahme von der Navigationsvorrichtung, die eine
3-D-Ansicht implementiert;
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3 ist
eine Bildschirmaufnahme von der Navigationsvorrichtung, die ein
Navigationsmenü zeigt;
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4A und 4B sind
perspektivische Ansichten der Navigationsvorrichtung und eines Anschlusses
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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5 ist
eine schematische Ansicht der Systemarchitektur für die Navigationsvorrichtung;
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6 ist
eine schematische Ansicht der Navigationsvorrichtung, des Anschlusses
und der externen GPS-Antenne;
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7 ist
ein Blockdiagramm von Komponenten in der Navigationsvorrichtung;
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8 ist
ein Diagramm der elektrischen Unterbaugruppen in der Navigationsvorrichtung
von 7.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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Systemüberblick
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Die
vorliegende Erfindung wird in einer Fahrzeugnavigationsvorrichtung
von TomTom B.V. implementiert, die Go genannt wird. Go setzt eine
Navigationssoftware ein, die Navigator genannt wird, und weist einen internen
GPS-Empfänger
auf. Die Navigator-Software kann auch auf einer durch PocketPC betriebenen PDA-Vorrichtung
mit Touch-Screen (d.h. durch einen Stift gesteuert), wie z.B. dem
Compaq iPaq, laufen. Sie stellt dann ein Navigationssystem auf GPS-Basis
bereit, wenn der PDA mit einem GPS-Empfänger gekoppelt ist. Das kombinierte
PDA- und GPS-Empfänger-System
ist so ausgelegt, dass es als fahrzeuginternes Navigationssystem
verwendet wird.
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Die
Erfindung kann auch für
eine beliebige andere Anordnung einer Navigationsvorrichtung verwendet werden,
wie z.B. eine, die für
die Nicht- Fahrzeug-Verwendung
(z.B. für
Spaziergänger)
oder andere Fahrzeuge als Autos (z.B. ein Flugzeug) ausgelegt ist.
Die Navigationsvorrichtung kann eine beliebige Art von GPS-Positionserfassungstechnologie
implementieren; sie ist nicht auf NAVSTAR GPS begrenzt; sie kann
daher unter Verwendung von anderen Arten von GNSS (globales Navigationssatellitensystem)
wie z.B. des europäischen Galileo-Systems
implementiert werden.
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Die
Navigator-Software ergibt, wenn sie auf einem PDA läuft, eine
Navigationsvorrichtung, die bewirkt, dass der in 1 gezeigte
normale Navigationsmodus-Bildschirm angezeigt wird. Diese Ansicht
stellt Fahrbefehle unter Verwendung einer Kombination von Text,
Symbolen, Sprachführung
und einer sich bewegenden Karte bereit. Die Schlüssel-Benutzerschnittstellenelemente sind
die folgenden: eine 2-D-Karte 1 belegt den größten Teil
des Bildschirms. Die Karte zeigt das Auto des Benutzers und seine
unmittelbare Umgebung in einer solchen Weise gedreht, dass die Richtung,
in der das Auto fährt,
immer "oben" ist. Über das
untere Viertel des Bildschirms verläuft die Statusleiste 2.
Der aktuelle Ort der Vorrichtung, den die Vorrichtung selbst unter Verwendung
von herkömmlicher
GPS-Ortsfeststellung ermittelt, und ihre Orientierung (wie aus ihrer
Fahrtrichtung geschlussfolgert) ist durch einen Pfeil 3 dargestellt.
Die von der Vorrichtung berechnete Route (unter Verwendung von im
Vorrichtungsspeicher gespeicherten Routenberechnungsalgorithmen,
die Kartendaten, die in einer Kartendatenbank im Vorrichtungsspeicher
gespeichert sind, verwenden) ist als dunkler Weg 4 gezeigt, dem
Pfeile überlagert
sind, die die Fahrtrichtung angeben. Auf dem dunklen Weg 4 werden
alle Haupthandlungen (z.B. Abbiegeecken, Kreuzungen, Umwege usw.)
schematisch durch Pfeile 5 dargestellt, die dem Weg 4 überlagert
sind. Die Statusleiste 2 umfasst auf ihrer linken Seite
auch ein Diagramm 6, das die nächste Handlung (hier Abbiegen
nach rechts) darstellt. Die Statusleiste 2 zeigt auch den
Abstand bis zur nächsten
Handlung (d.h. Abbiegen nach rechts – hier ist der Abstand 220 Meter),
wie aus einer Datenbank der gesamten Route, die von der Vorrichtung
berechnet wurde, gewonnen (d.h. eine Liste aller Straßen und
zugehörigen
Handlungen, die die zu nehmende Route definiert). Die Statusleiste 2 zeigt
auch den Namen der aktuellen Straße 8, die abgeschätzte Zeit
vor der Ankunft 9 (hier 2 Minuten und 40 Sekunden), die
tatsächliche
abgeschätzte Ankunftszeit 10 (11:36
vormittags) und den Abstand bis zum Zielort 11 (1,4 km).
Die GPS-Signalstärke
ist in einem Mobiltelefonstil-Signaistärkenindikator 12 angezeigt.
Ein 3-D-Kartenansichtsmodus
ist auch möglich, wie
in 2 gezeigt.
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Wenn
der Benutzer die Mitte des Bildschirms 13 berührt, dann
wird ein Navigationsbildschirmmenü angezeigt; aus diesem Menü können andere
Kernnavigationsfunktionen innerhalb der Navigator-Anwendung eingeleitet
oder gesteuert werden. Die Möglichkeit,
Kernnavigationsfunktionen aus einem Menübildschirm auszuwählen, der
selbst sehr leicht aufgerufen wird (z.B. ein Schritt von der Kartenanzeige
zum Menübildschirm entfernt),
erleichtert den Benutzerdialog erheblich und macht ihn schneller
und leichter.
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Die
Fläche
der Berührungszone,
die von einem Benutzer berührt
werden muss, ist weitaus größer als in
den meisten Touch-Screen-Systemen auf Stiftbasis. Sie ist so ausgelegt,
dass sie groß genug
ist, um von einem einzelnen Finger ohne spezielle Genauigkeit zuverlässig ausgewählt zu werden;
d.h. um die Bedingungen des realen Lebens für einen Fahrer nachzuahmen,
wenn er ein Fahrzeug steuert; er hat wenig Zeit, um auf einen sehr
detaillierten Bildschirm mit kleinen Steuerbildsymbolen zu blicken
und noch weniger Zeit, um eines von diesen kleinen Steuerbildsymbolen
genau zu drücken.
Daher ist die Verwendung einer sehr großen Touch-Screen-Fläche, die
einer gegebenen weichen Taste (oder verborgenen weichen Taste, wie
in der Mitte des Bildschirms 13) zugeordnet ist, ein bewusstes
Konstruktionsmerkmal dieser Implementierung. Im Gegensatz zu anderen
Anwendungen auf Stiftbasis wird dieses Konstruktionsmerkmal einheitlich
im ganzen Navigator eingesetzt, um Kernfunktionen auszuwählen, die
für einen
Fahrer wahrscheinlich notwendig sind, während er tatsächlich fährt. Sobald
dem Benutzer die Wahl gegeben wird, Bildsymbole auf dem Bildschirm
(z.B. Steuerbildsymbole oder Tasten einer virtuellen Tastatur, um
beispielsweise eine Zieladresse einzugeben) auszuwählen, dann
ist die Konstruktion dieser Bildsymbole/Tasten einfach gehalten
und die zugehörigen Touch-Screen-Zonen
sind auf eine solche Größe erweitert,
dass jedes Bildsymbol/jede Taste eindeutig mit dem Finger ausgewählt werden
kann. In der Praxis liegt die zugehörige Touch- Screen-Zone in der Größenordnung
von mindestens 0,7 cm2 und ist typischerweise
eine quadratische Zone. Im normalen Navigationsmodus zeigt die Vorrichtung
eine Karte an. Das einmalige (oder in einer anderen Implementierung
zweimalige) Berühren
der Karte (d.h. der berührungsempfindlichen
Anzeige) nahe der Bildschirmmitte (oder irgendeinem Teil des Bildschirms
in einer anderen Implementierung) ruft dann ein Navigationsmenü (siehe 3)
mit großen
Bildsymbolen auf, die verschiedenen Navigationsfunktionen entsprechen,
wie z.B. der Option, eine alternative Route zu berechnen und die
Route neu zu berechnen, um den nächsten
Straßenabschnitt
zu meiden (nützlich, wenn
man mit einer Sperre oder starkem Stau konfrontiert ist); oder die
Route neu zu berechnen, um spezielle, aufgelistete Straßen zu meiden.
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Die
tatsächliche
physikalische Struktur der Vorrichtung ist von einer herkömmlichen
eingebetteten Vorrichtung hinsichtlich der Speicherarchitektur (siehe
nachstehender Systemarchitekturabschnitt) grundsätzlich verschieden. Auf einer
hohen Ebene ist sie dennoch ähnlich:
der Speicher speichert die Routenberechnungsalgorithmen, die Kartendatenbank
und die Benutzerschnittstellen-Software; ein Mikroprozessor interpretiert und
verarbeitet die Benutzereingabe (z.B. unter Verwendung eines Vorrichtungs-Touch-Screen,
um die Start- und die Zieladresse und alle anderen Steuereingaben
einzugeben) und setzt die Routenberechnungsalgorithmen ein, um die
optimale Route zu berechnen. "Optimal" kann sich auf Kriterien
wie z.B. kürzeste
Zeit oder kürzeste
Strecke oder irgendwelche anderen mit dem Benutzer in Zusammenhang
stehende Faktoren beziehen.
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Insbesondere
gibt der Benutzer seine Startposition und den erforderlichen Zielort
in der normalen Weise in die Navigator-Software, die auf dem PDA
läuft,
unter Verwendung einer virtuellen Tastatur ein. Der Benutzer wählt dann
die Art und Weise aus, in der eine Reiseroute berechnet wird: verschiedene
Modi werden angeboten, wie z.B. ein "schneller" Modus, der die Route sehr schnell berechnet,
aber die Route könnte
nicht die kurzeste sein; ein "voller" Modus, der alle
möglichen
Routen betrachtet und die kürzeste
auffindet, aber zur Berechnung länger
braucht, usw. Andere Optionen sind möglich, wobei ein Benutzer eine Route
festlegt, die landschaftlich reizvoll ist – z.B. die meisten POI (interessierenden
Punkte) passiert, die als Ansichten mit außergewöhnlicher Schönheit markiert
sind, oder die meisten möglicherweise
für Kinder
interessanten POIs passiert oder die wenigsten Abzweigungen verwendet
usw.
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Straßen selbst
sind in der Kartendatenbank, die ein Teil von Navigator ist (oder
auf die anderweitig von diesem zugegriffen wird), der auf dem PDA
läuft,
als Linien – d.h.
Vektoren (z.B. Startpunkt, Endpunkt, Richtung für eine Straße, wobei eine ganze Straße aus vielen
Hunderten von solchen Abschnitten besteht, die jeweils durch Startpunk/Endpunkt-Richtungsparameter
eindeutig definiert sind) beschrieben. Eine Karte ist dann ein Satz
von solchen Straßenvektoren
plus interessierenden Punkten (POIs), plus Straßennamen, plus anderer geographischer
Merkmale wie Parkgrenzen, Flussufer usw., die alle hinsichtlich
Vektoren definiert sind. Alle Kartenmerkmale (z.B. Straßenvektoren,
POIs usw.) sind in einem Koordinatensystem definiert, das dem GPS-Koordinatensystem
entspricht oder mit diesem in Beziehung steht, was ermöglicht,
dass die Position einer Vorrichtung, wie durch ein GPS-System ermittelt,
auf der relevanten Straße,
die in einer Karte gezeigt ist, aufgefunden wird.
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Die
Routenberechnung verwendet komplexe Algorithmen, die ein Teil der
Navigator-Software sind. Die Algorithmen werden angewendet, um große Zahlen
von potentiellen verschiedenen Routen zu bewerten. Die Navigator-Software
wertet sie dann gegen die vom Benutzer definierten Kriterien (oder
Vorrichtungsvorgaben) wie z.B. Vollmodus-Abtastung, mit landschaftlich
reizvoller Route, an Museen vorbei und keine Radarfalle, aus. Die
Route, die die definierten Kriterien am besten erfüllt, wird
dann von einem Prozessor im PDA berechnet und dann in einer Datenbank
im RAM als Folge von Vektoren, Straßennamen und an Vektorendpunkten
durchzuführenden
Handlungen (z.B. entsprechend vorbestimmter Abstände entlang jeder Straße der Route,
wie z.B. nach 100 Metern in die Straße × links abbiegen) gespeichert.
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Die 4A und 4B sind
perspektivische Ansichten einer tatsächlichen Ausführung einer
Navigationsvorrichtung und eines Anschlusses. Die Navigationsvorrichtung
ist eine Einheit 41, die eine Anzeige, einen internen GPS-Empfänger, einen
Mikroprozessor, eine Stromversorgung und Speichersysteme umfasst. Die
Vorrichtung 41 sitzt auf einer Anschlussplattform 45;
die Plattform 45 ist an einem Arm 42 drehbar montiert, der
horizontal um eine Bolzenstütze 46 schwenken
kann. Der Arm 42 kann auch vertikal um Stützen 47 schwenken,
die durch Öffnungen
in einem Montagearm verlaufen, der einen großen Saugnapf 43 an
einem Ende aufweist. Wie in 4B gezeigt,
können
sich die Vorrichtung 41 und die Anschlussplattform 45 zusammen
drehen; dies in Kombination mit den vertikalen und horizontalen
Bewegungsgraden, die durch die Stützen 46 und 47 ermöglicht werden,
ermöglicht,
dass die Vorrichtung, wenn sie unter Verwendung eines großen Saugnapfes 43 am
Autoarmaturenbrett befestigt wird, für einen Fahrer perfekt positioniert
werden kann.
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Ein
wichtiges Detail dieser Konstruktion besteht darin, dass, obwohl
die Vorrichtung 41 einen internen GPS-Empfänger mit
einer internen Antenne umfasst, es unter einigen Umständen erwünscht ist,
eine externe GPS-Antenne (z.B. am Dach montiert) zu verwenden. Normalerweise
würde eine
externe Antenne mit einer Navigationsvorrichtung unter Verwendung
eines Koaxialkabels mit einer Buchse verbunden, die sich direkt
in die Navigationsvorrichtung einstecken lässt. Beim vorliegenden System
wird jedoch das Koaxialkabel direkt zu einer HF-Antennenbuchse 44 geführt, die
an der Anschlussplattform 45 angeordnet ist. Wenn die Navigationsvorrichtung
korrekt an der Anschlussplattform 45 montiert ist, steht
ein HF-Verbindungsstecker innerhalb der Vorrichtung 41 mit
der Antennenbuchse 44 in Eingriff, um HF-Signale von der
externen Antenne zur Vorrichtungsschaltung zuzuführen. Wenn der Fahrer die Vorrichtung
dreht, dann hält
die Vorrichtung den Eingriff mit der Antennenbuchse 44 aufrecht,
da die Buchse 44 ein Teil der Anschlussplattform 45 ist.
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Systemarchitektur
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Im
Gegensatz zu herkömmlichen
eingebetteten Vorrichtungen, die alle das OS und den Anwendungscode
von einem großen
Masken-ROM oder einem Flash-Bauelement
ausführen,
verwendet eine Implementierung der vorliegenden Erfindung eine neue
Speicherarchitektur. 5 stellt schematisch die Vorrichtung
dar. Die Vorrichtung, die im Allgemeinen mit 51 angegeben
ist, umfasst herkömmliche
Gegenstände
wie z.B. einen Mikroprozessor 56, eine Stromquelle 57,
eine Anzeige und zugehörige
Treiber 58. Außerdem
umfasst sie einen SD-Kartenleser 53; eine SD-Karte 52 ist
in der in den Schlitz eingesteckten Position gezeigt. Die Vorrichtung 51 weist
einen internen DRAM 54 und einen XIP-Flash 55 auf.
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Die
Vorrichtung verwendet daher drei verschiedene Speicherformen:
- 1. Eine kleine Menge eines internen XIP- (eXecute
In Place) Flash-ROM 55. Dieser ist analog zum BIOS-ROM
eines PC und enthält
nur einen anwendereigenes Boot-Ladeprogramm, eine E2-Emulation
(für UID
und Herstellungsdaten) und Begrüßungsbildschirm-Bitmaps.
Dieser wird als 256 KB in der Größe abgeschätzt und
würde sich
an einer langsamen 8 Bit breiten SRAM-Schnittstelle befinden.
- 2. Den Hauptsystem-RAM- (oder DRAM) Speicher 54, der
zum Hauptspeicher (RAM) des PC analog ist. Von dort wird der ganze
Hauptcode ausgeführt,
ebenso wie der Video-RAM und Arbeitsplatz für das OS und die Anwendungen
bereitgestellt wird. Anmerkung: keine dauerhaften Benutzerdaten
werden im Hauptsystem-RAM (wie bei einem PC) gespeichert, d.h. es
gibt kein "Ram-Laufwerk". Dieser RAM wird
ausschließlich
mit einem synchronen Hochgeschwindigkeitsbus mit 32 Bit und 100
MHz verbunden.
- 3. Einen nicht-flüchtigen
Speicher, analog zur Festplatte des PC. Dieser wird als entnehmbare
auf NAND-Flash basierende SD-Karten 52 implementiert. Diese
Vorrichtungen unterstützen
XIP nicht. Das ganze OS, die Anwendung, Einstelldateien und Kartendaten
werden dauerhaft auf SD-Karten gespeichert.
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Beim
Hochfahren fordert das anwendereigene Boot-Ladeprogramm 55 den
Benutzer auf, die gelieferte SD-Karte 52 einzuführen. Wenn
dies durchgeführt
wird, kopiert die Vorrichtung eine spezielle Systemdatei von der
SD-Karte 52 in den RAM 54. Diese Datei enthält das Betriebssystem
und die Navigationsanwendung. Sobald dies vollständig ist, wird die Steuerung
an die Anwendung übergeben.
Die Anwendung startet dann und greift auf nicht-flüchtige Daten,
z.B. Karten, von der SD-Karte 52 zu.
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Wenn
die Vorrichtung anschließend
abgeschaltet wird, wird der Inhalt des RAM 54 bewahrt,
so dass diese Hochfahrprozedur nur das erste Mal, wenn die Vorrichtung
verwendet wird, stattfindet.
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Die
Vorrichtung 51 umfasst auch einen GPS-Empfänger mit
einer eingebauten Antenne; ein HF-Anschluss 59 zum Annehmen
eines HF-Signals von einer externen Antenne ist auch vorgesehen.
Dies ist schematisch in 6 gezeigt: die Navigationsvorrichtung 61 ist
an einer Anschlussplattform 62 montiert; wie vorher angegeben,
umfasst die Anschlussplattform 62 einen HF-Anschluss 63,
der mit dem HF-Anschluss in der Vorrichtung 61 in Eingriff
steht, um HF-Signale von GPS-Satelliten zur Vorrichtung 61 zu
leiten. Eine externe Antenne 65 ist über ein HF-Koaxialkabel 64 mit
dem Anschluss an der Plattform 63 verbunden. In dieser
Weise muss ein Benutzer die Navigationsvorrichtung nur an die Plattform
anschließen,
damit eine automatische Verbindung mit irgendeiner externen Antenne
hergestellt wird. Es besteht kein Bedarf, ein HF-Kabel direkt mühselig in
die Navigationsvorrichtung einzustecken. Obwohl Go eine interne
GPS-Antenne besitzt, ist eine externe Antenne manchmal erforderlich,
da bestimmte Arten von Windschutzscheibenglas (z.B. mit Spezialbeschichtungen)
die von den GPS-Satelliten
gesandten Signale absorbieren können.
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Die
folgenden weiteren Signale werden auch über den Anschluss mit der Navigationsvorrichtung
verbunden:
- 1. Strom vom Fahrzeug
- 2. Ein Signal zum automatischen Stummschalten des Autoaudiosystems
während
eines gesprochenen Befehls
- 3. Ein Signal zum automatischen Ein- und Ausschalten der Vorrichtung
mit dem Fahrzeugzündschalter
oder -schlüssel
- 4. Audioausgabesignale, um gesprochene Befehle am Fahrzeugaudiosystem
wiederzugeben.
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Anhang 1
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GO-Produktspezifikation
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Einführung
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Go
ist eine eigenständige,
vollständig
integrierte, persönliche
Navigationsvorrichtung. Sie arbeitet unabhängig von irgendeiner Verbindung
mit dem Fahrzeug.
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Zielmärkte
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Go
ist dazu vorgesehen, sich dem allgemeinen persönlichen Navigationsmarkt zuzuwenden.
Insbesondere ist es dazu ausgelegt, den Markt für die persönliche Navigation über den
Markt des "frühen Übernehmenden" hinaus zu erweitern.
An sich handelt es sich um eine vollständige eigenständige Lösung; sie
erfordert keinen Zugang zu einem PC, PDA oder einer Internetverbindung.
Die Betonung liegt auf der Vollständigkeit und leichten Verwendung.
Obwohl Go eine vollständige
persönliche
Navigationslösung
ist, ist es hauptsächlich für die Verwendung
im Fahrzeug vorgesehen. Der Hauptzielmarkt ist irgendjemand, der
ein Fahrzeug entweder für
das Geschäft
oder zum Vergnügen
fährt.
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Um
sich diesem Markt erfolgreich zuzuwenden, muss Go die folgenden
Anforderungen oberster Ebene erfüllen:
- 1. Akzeptabler Kostenpunkt- Geeigneter Kompromiss
zwischen Produktmerkmalen und Kosten
- 2. Einfachheit – Die
Installation und der Betrieb von Go sind einfach und intuitiv, alle
Hauptfunktionen sollten durch einen durchschnittlichen, nicht hinsichtlich
des PC geschulten Benutzer ohne Zurückgreifen auf das Produkthandbuch
durchgeführt
werden können.
- 3. Flexibilität – Alle Kartendaten
und Betriebsprogramme werden einsteckbar in Speicherkarten geliefert. Die
Vorrichtung kann leicht erweitert werden, so dass sie verschiedene
Orte abdeckt.
- 4. Zuverlässigkeit – Obwohl
Navigationssysteme im Auto nicht als sicherheitskritische Komponenten
betrachtet werden, verlassen sich Benutzer inzwischen auf Go. Es
ist für
alle relevanten Kraftfahrzeugumgebungsstandards konstruiert. Außerdem ist
es für
kurze GPS-Deckungsausfälle
tolerant.
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Kanäle
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- • Verbraucherelektronik-Einzelhandelsgeschäfte
- • Kraftfahrzeugzubehörgeschäfte
- • Fachmännische
Autozubehör-Installationswerkstätten
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Produktzusammenfassung
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Go
ist eine fahrzeuginterne persönliche
Navigationsvorrichtung. Es ist als Gerät ausgelegt, das heißt vielmehr
für eine
spezielle als eine universelle Funktion. Es ist für den Verbraucher
auf dem Kraftfahrzeugmarkt nach dem Verkauf ausgelegt. Es ist vom
Endverwender einfach zu verwenden und zu installieren, obwohl eine professionelle
Installationsausrüstung
wahlweise geliefert wird.
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Die
Hauptmerkmale sind:
- • Eingebaute Standardobjektkomponenten
des PocketPC 2000
- • eine
transreflektive Standard-¼-VGA-TFT-LCD-Anzeige
des PocketPC mit 3,5'', die in der Querformatorientierung
angebracht ist
- • eine
Softboot-Speicherarchitektur ohne Rom
- • eine
hochintegrierte ARM9 CPU mit 200 MHz
- • ein
SD-Karten-Speicherschlitz für
Anwendungs- und Kartendatenspeicherung
- • ein
integrierter GPS-Empfänger
und eine integrierte GPS-Antenne
- • ein
integrierter Zweiachsen-Beschleunigungsmesser für einfaches Koppeln
- • Strom-,
Audio-, Fehlersuch- und externe GPS-Antennenanschlüsse, die
durch den Anschlussverbindungsstecker an der Basis der Einheit hergestellt
sind
- • eingebettetes
Linux-OS ohne GUI-Schicht, die Anwendung stellt ihre eigene UI bereit
- • sehr
einfache Touch-Screen-UI, die zur Fingerverwendung optimiert ist
- • integrierter
Lautsprecher mit hoher Qualität
für Sprachbefehle
- • interne
wiederaufladbare Li-Ionen-Batterie, die mindestens fünf Stunden
kontinuierlichen Betrieb gibt
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Betriebssystem
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Go
verwendet eine kundenspezifische Version des eingebetteten Linux.
Dieses wird von einer SD-Karte durch ein kundenspezifisches Boot-Ladeprogramm
geladen, das sich im Flash-Speicher befindet
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Harte Tasten
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Go
besitzt nur eine harte Taste, die Einschalttaste. Sie wird einmal
gedrückt,
um Go ein- oder auszuschalten. Die UI ist so ausgelegt, dass alle
anderen Operationen durch die UI auf Stiftbasis leicht zugänglich sind.
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Es
ist auch eine verdeckte harte Rücksetztaste
vorhanden.
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Architektur
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Die
Go-Architektur basiert auf einem hochintegrierten Ein-Chip-Prozessor,
der für
mobile Rechenvorrichtungen ausgelegt ist. Diese Vorrichtung liefert
ungefähr
200 MIPs Leistung von einem Industriestandard-ARM920T-Prozessor.
Sie enthält
auch alle Peripheriegeräte,
die erforderlich sind, ausschließlich des GPS-Basisbandes. Diese
Peripheriegeräte
umfassen eine DRAM-Steuereinheit, Zeitgeber/Zähler, UARTs, eine SD-Schnittstelle
und eine LCD-Steuereinheit.
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Die
Hauptelemente dieser Architektur sind:
- • ein Mikroprozessor,
der mit 200 MHz läuft
- • 32
MB oder 64 MB schneller synchroner DRAM (SDRAM) mit leistungsarmer
Selbstauffrischung, als zwei Vorrichtungen an einem 32 Bit breiten
Bus mit 100 MHz angeordnet
- • SD-Karten-Schnittstelle
für jeden
nicht-flüchtigen
Speicher, einschließlich
des OS (kein RAM-Laufwerk)
- • natives
(bare metal) Boot-Ladeprogramm, in 256 KB NOR-Flash gespeichert.
Dieses Flash-Bauelement enthält
einen Boot-Sektor, der schreibgeschützt ist, um geschützte Daten
wie z.B. eindeutige Produkt-IDs und Herstellungsdaten zu speichern.
- • Fehlersuch-UART
(RS232 3V-Pegel), verbunden mit dem Anschlussverbindungsstecker
- • USB-Client
für PC-Konvektivität
- • Integrierter
GPS-Empfänger
- • Integrierter
Zweiachsen-Beschleunigungsmesser
- • Wahlweiser
integrierter Bluetooth-Sendeempfänger
für PDA-
und Mobiltelefonkonnektivität
- • Audio
mit hoher Qualität
durch I2S-Codec und Verstärker
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Das
Go-Blockdiagramm befindet sich in 7.
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Leistungsversorgung
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Go
wird von einer integrierten wiederaufladbaren Li-Ionen-Batterie
mit 2200 mAh gespeist. Diese Batterie kann aufgeladen werden und
die Vorrichtung von einer extern gelieferten Spannungsquelle mit
+5V gespeist werden (selbst wenn die Batterie keine Ladung enthält). Diese
externe Spannungsquelle mit +5V wird über den Anschlussverbindungsstecker
oder eine Gleichspannungsbuchse geliefert. Diese Versorgung von +5V
wird von der Hauptversorgungsleitung des Fahrzeugs oder von einem
Netzadapter extern erzeugt. Die Vorrichtung wird durch eine einzelne
Taste ein- und ausgeschaltet. Wenn die Vorrichtung ausgeschaltet
wird, wird der DRAM-Inhalt bewahrt, indem der RAM in Selbstauffrischung
gesetzt wird, so dass, wenn sie eingeschaltet wird, Go dort weitermacht,
wo es ausgeschaltet wurde. Es steht auch ein Aufwecksignal über den
Anschlussverbindungsstecker zur Verfügung, dieses kann verwendet
werden, um Go automatisch einzuschalten, wenn die Fahrzeugzündung eingeschaltet
wird. Es ist auch ein kleiner verborgener Rücksetzschalter vorhanden.
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Systemspeicherarchitektur
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Im
Gegensatz zu herkömmlichen
eingebetteten Vorrichtungen, die das ganze OS und den Anwendungscode
von einem großen
Masken-ROM oder einem Flash-Bauelement
ausführen,
basiert Go auf einer neuen Speicherarchitektur, die näher an einem
PC liegt.
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Diese
besteht aus drei Speicherformen:
- 4. Einer kleinen
Menge eines XIP- (eXecute In Place) Flash-ROM. Dieser ist analog
zum BIOS-ROM des PC und enthält
nur ein anwendereigenes Boot-Ladeprogramm,
eine E2-Emulation (für UID und Herstellungsdaten)
und Begrüßungsbildschirm-Bitmaps.
Dieser wird als 256 KB in der Größe abgeschätzt und würde sich
an einer langsamen 8 Bit breiten SRAM-Schnittstelle befinden.
- 5. Dem Hauptsystemspeicher, dieser ist analog zum Hauptspeicher
des PC (RAM). Von dort wird der ganze Hauptcode ausgeführt, ebenso
wie der Video-RAM
und Arbeitsplatz für
das OS und die Anwendungen bereitgestellt wird. Anmerkung: Keine
dauerhaften Benutzerdaten werden im Hauptsystem-RAM (wie bei einem
PC) gespeichert, d.h. es ist kein "RAM-Laufwerk" vorhanden. Dieser RAM wird ausschließlich mit
einem synchronen Hochgeschwindigkeitsbus mit 32 Bit und 100 MHz
verbunden. Go enthält
zwei Stellen für 16
Bit breite 256/512 MBit-SDRAMs, die Speicherkonfigurationen von
32 MB (16 Bits breit), 64 MB, 32 Bits breit, und 128 MB (32 Bits
breit) ermöglichen.
- 6. Einem nicht-flüchtigen
Speicher, analog zur Festplatte eines PC. Dieser wird als entnehmbare
SD-Karten auf NAND-Flash-Basis implementiert. Diese Vorrichtungen
unterstützen
XIP nicht. Das ganze OS, die Anwendung, Einstelldateien und Karten
werden dauerhaft auf SD-Karten gespeichert.
-
Audio
-
Ein
Lautsprecher mit 52 mm Durchmesser ist in Go untergebracht, um gesprochene
Befehle mit guter Qualität
zu geben. Dieser wird durch einen internen Verstärker und Audio-Codec angesteuert.
Eine Audioausgangsleitung ist auch am Anschlussverbindungsstecker
vorhanden.
-
SD-Speicherschlitz
-
Go
enthält
eine Standard-SD-Kartenbuchse. Diese wird verwendet, um die Systemsoftware
zu laden und auf Kartendaten zuzugreifen.
-
Anzeige
-
Go
verwendet eine transreflektive TFT-Anzeige mit Hintergrundbeleuchtung
mit 3,5''. Es handelt sich um
eine "Standard"-¼-VGA-Anzeige, wie von PocketPC-PDAs verwendet. Sie
enthält
auch eine Berührungstastatur
und eine helle CCFL-Hintergrundbeleuchtung.
-
Spannungsversorgungen
-
Spannungsversorgung – Wechselspannungsadapterbuchse
-
- 4,75 V bis 5,25 V (5,00 V +/- 5 %) @ 2A
-
Spannungsversorgung – Anschlussverbindungsstecker
-
- 4,75 V bis 5,25 V (5,00 V +/- 5 %) @ 2A
-
Varianten
-
Es
soll möglich
sein, die folgenden Varianten von Go zu montieren und zu testen:
-
Standard (Bluetooth nicht
belegt, 32 MByte RAM)
-
In
der Standardvariante ist die Bluetooth-Funktion nicht belegt und
32 MBytes RAM ist installiert.
-
Bluetooth-Option (Zukünftige Variante)
-
Die
Produktkonstruktion sollte Bluetooth enthalten, obwohl es in der
Standardvariante nicht belegt ist, um die BOM-Kosten zu minimieren.
Die Konstruktion sollte sicherstellen, dass alle anderen Funktionen
(einschließlich
GPS-HF-Leistung) ohne Verschlechterung arbeiten, wenn die Bluetooth-Funktion
arbeitet.
-
64 MByte RAM-Option (Zukünftige Variante)
-
Die
Produktkonstruktion sollte sicherstellen, dass es möglich ist,
einen RAM mit 64 MByte anstatt 32 MByte zu installieren.
-
Unterbaugruppen
-
Go
besteht aus den folgenden elektrischen Unterbaugruppen, die in 8 gezeigt
sind.
-
HF-Kabel
-
Das
HF-Kabel führt
das HF-Signal von einer externen GPS-Antenne (die mit Go über den
HF-Verbindungsanschluss verbunden ist) der HF-PCB zu, wo sich das
GPS-Modul befindet.
-
Externe Anschlüsse
-
Verbindungsanschlüsse
-
Zwei
Verbindungsanschlüsse
sehen eine Schnittstelle zu externen Anschlussstationen vor. Anschlussstiftbelegung
des Verbindungsanschlusses #1
- PWR Leistungsverbindung
- PU Pull-Up-Widerstand innerhalb der Einheit
- O/D Ausgabe mit offenem Drain
- PD Pull-Down-Widerstand innerhalb der Einheit
Anschlussstiftbelegung
des Verbindungsanschlusses #2
-
HF-Verbindungsanschluss
-
Der
HF-Verbindungsanschluss ermöglicht
die Verbindung einer externen aktiven GPS-Antenne über eine
Anschlussstation
-
Adapterbuchse für Wechselspannung
-
Die
Adapterbuchse für
Wechselspannung ermöglicht,
dass Leistung von einem kostengünstigen Wechselspannungsadapter
oder CLA (Zigarettenanzünderadapter)
geliefert wird.
-
USB-Verbindungsstecker
-
Der
USB-Verbindungsstecker ermöglicht
die Verbindung mit einem PC mittels eines Standard-Mini-USB-Kabels.
-
SD-Kartenbuchse
-
Eine
harte Verriegelungs-SD-Kartenbuchse, die für Anwendungen mit starker Schwingung
geeignet ist, unterstützt
SDIO-, SD-Speicher- und MMC-Karten.
-
(Obwohl
Go eine Hardwareunterstützung
für SDIO
bereitstellt, steht eine Softwareunterstützung zum Zeitpunkt der Produkteinführung nicht
zur Verfügung).
-
Prozessor
-
Der
Prozessor ist der ARM920T auf der Basis von SOC (System auf Chip),
der mit ungefähr
200 MHz arbeitet.
-
RAM
-
Go
wird mit einem RAM mit den folgenden Spezifikationen ausgestattet:
-
Flash-Speicher
-
Go
wird mit einem Minimum von 256 KByte eines 16 Bit breiten Flash-Speichers
ausgestattet, der folgendes enthalten soll:
- • Boot-Lade-Code,
um das Laden von O/S von der SD-Karte zu ermöglichen
- • Im
Werk festgelegte geschützte
Festwert-Herstellungsparameter (z.B. Herstellungsdatum) und eindeutige ID
(E2PROM-Emulation)
- • Benutzerspezifische
Einstellungen (E2PROM-Emulation)
-
Die
folgenden Vorrichtungen können
in Abhängigkeit
von Preis und Verfügbarkeit
verwendet werden:
-
Interne GPS-Antenne
-
Die
interne GPS-Antenne wird direkt an der HF-PCB angebracht.
-
Umschalten auf die externe
(aktive) GPS-Antenne
-
Wenn
eine externe Antenne mit dem HF-Verbindungsanschluss verbunden ist,
wird die GPS-Antennenquelle automatisch auf die externe Antenne
umgeschaltet.
-
Beschleunigungsmesser
-
Ein
Festkörper-Beschleunigungsmesser
ist direkt mit dem Prozessor verbunden, um Informationen über die Änderung
der Geschwindigkeit und Richtung zu liefern
-
Hilfsfunktionen
-
Zündsynchronisation
-
Zündungsaufwecken
-
Eine
steigende Flanke am IGNITION-Signal der Anschlussstation weckt die
Einheit auf. Das IGNITION-Signal kann mit einer Fahrzeugbatterie
mit 12 V oder 24 V verbunden sein.
-
Zündungszustandsüberwachung
-
Der
Zustand des IGNITION-Signals der Anschlussstation wird erfasst und
einem GPIO-Stift zugeführt, um
zu ermöglichen,
dass die Software die Einheit abschaltet, wenn das Zündungssignal
auf einen niedrigen Pegel geht.
-
Standard-Peripherieeinheiten
-
Die
folgenden Peripherieeinheiten sind als Standard bei Go enthalten.
- • Ein
einfacher Anschlusspolschuh montiert Go und ermöglicht das Aufladen über eine
Gleichspannungsbuchse. Keine andere Konnektivität ist im einfachen Anschluss
enthalten.
- • Zigarettenanzünder-Stromkabel,
das Go über
die Gleichspannungsbuchse oder einen einfachen Anschlusspolschuh
verbindet.
- • Mini-USB-Kabel
für PC-Konvektivität.
- • Universeller
Netzadapter für
die Verbindung mit der Gleichspannungsbuchse
-
Wahlweise Peripherieeinheiten
-
Die
folgenden wahlweisen Peripherieeinheiten stehen zur oder nach der
Zeit des Starts von Go zur Verfügung
- • Eine
Ausrüstung
für die
aktive Antenne enthält
eine aktive GPS-Antenne und einen Anschlusspolschuh mit GPS-HF-Anschluss
und angefügtem
Kabel. Zur Selbstinstallation, wenn eine externe Antenne erforderlich
ist.
- • eine
professionelle Fahrzeuganschlussausrüstung, nur zum Installieren
durch eine fachmännische
Installation, ermöglicht
eine direkte Verbindung mit der Fahrzeugversorgung, dem Audiosystem
und der aktiven Antenne über
einen Fahrzeug-Schnittstellenkasten.
