Столетие экспериментов или История автоэлектроники

Много ли электроники в современном автомобиле? После знакомства с презентациями выставки CES-2015, где автомобильные концепты (например Golf R Touch) наполнены электроникой даже больше, чем электромобили Tesla, ответить на этот вопрос можно только утвердительно. Из всех возможных электронных систем автомобиля (начиная от элементов двигателя и заканчивая системами безопасности), сегодня мы узнаем немного больше про историю информационно-развлекательной электроники.

Сегодня в борьбу за место на панели приборов включаются такие IT-гиганты как Google (Android Auto), Apple (CarPlay) и множество других. Однако это вовсе не должно нас удивлять! История «дружбы» брендов автопроизводителей и представителей рынка электроники начинается еще в 20-х годах ХХ столетия.

Сложно сказать с уверенностью, кто был больше заинтересован в появлении первых радиостанций в автомобилях, но сами автопроизводители, для повышения количества продаж собственных авто, начали оснащать приемниками свои наиболее популярные модели. Впервые, эксперименты по установке в автомобиль лампового радиоприемника проводились в Канаде еще в 1912 году, первое «условно автомобильное» радио в США было установлено на автомобилях Ford в 1914, однако работало оно только… на стоянках. 

В 1919 году, самым удивительным образцом автомобильной электроники являлось изобретение Альфреда Греба. На его автомобиле на Т-образных стойках была развернута шестиметровая антенна. На «Бьюике» был установлен не только приемник, но и передатчик, способный на 150-метровой волне, уверенно работать в радиусе 250 километров. Свое изобретение он назвал автомобильным радиотелефоном. Вся аппаратура изготовлялась в Англии на заводе Маркони. 

Настоящий спрос на приемники появился одновременно с предложением, после того как началось регулярное радиовещание — с ноября 1921 года в Питсбурге начал вещание «Американский радиотехнический центр», а уже к концу 1924 года в США работало свыше трех миллионов радиоприемников. Немного отставала Европа, где в 1922 году началось радиовещание в Англии. 

Первые приемники появились в Англии на автомобилях марки Austin, 1922 года выпуска. Приемник получил собственное название «Блестящий» и работал на лампах. Любопытно, что эта модель пользовалась огромной популярностью вовсе не из-за радиоприемника. Высокий рыночный спрос на эту модель обеспечил налоговый кодекс. В 1930 году каждый английский автомобиль облагался налогом в зависимости от объёма двигателя, который составлял $2.55 за кубический дюйм. Владелец малолитражной модели Austin 7 в Англии должен был заплатить ежегодно налог в три раза меньший, чем владелец Ford Model-А. Функциональность приемника ограничивалась приемом на длинных и средних волнах (ДВ и СВ), а слушать его можно было через динамик в передней части авто.

Не отставали и французские автопроизводители. Начиная с модели Citroёn 5 CV, автомобили оснащались сравнительно «миниатюрными» приемниками «Seine» (Сена) с наушниками. Все последующие модели Citroёn оснащались приемниками, а первый приемник со временем был заменен «Seine-2», а затем и «Seine-3», который научился принимать FM-диапазон в мае 1940 года, накануне немецкой оккупации.

Другим путём подошли к вопросу размещения приемника в автомобиле конструкторы Bentley. В 1924 года массивные ламповые радиоприемники размещались в задней части салона и давали мощный качественный звук. Нельзя сказать что это решение очень удобно, ведь для того, чтобы настроиться на любимую радиостанцию, водителю приходилось останавливаться и, развернувшись, вращать несколько верньеров. За разработку и изготовление 100 приемников для своих машин владелец марки «Бентли» в 1923 году заплатил заводу «Легион» 42800 франков. Устанавливались они на гоночные автомобили Bentley, которые в 1924, 1928-1930 годах уверенно лидировала в чемпионатах.

Пожалуй, наиболее любопытной историей о первых автомобильных радиоприемниках является история про братьев Гальвин, тогда ещё владельцев компании Galvin Manufacturing Corporation, которые представили на рынке первое автомобильное радио, представлявшее собой полноценный коммерческий продукт. 

Продукт был выпущен под названием… «Motorola» — это смесь слов «motor» и «ola», первое из которых обозначало автомобиль, а второе – звук. Существует и второй вариант расшифровки слова «Motorola» — «Moto» заимствовано от слова motion — движение, «rola» — от «Victrola», популярной марки радиоприемников. В 1936 году, выпускалась специальная версия этого устройства, предназначенная для установки на полицейские машины, о чем ныне широко известная компания Motorola упоминает на своём сайте. Стоила модель приемника “5T71” от $110 до 130 — внушительная сумма по тем временам, когда новенький “Cadillac” стоил $1500. Однако именно продукция Motorola стала одной из самых популярных марок автомобильного радио тех лет. Ребрендинг Galvin Manufacturing Corporation в Motorola произошел уже после войны, в 1947 году. 

Первый автомобильный радиоприемник с дистанционным управлением под названием «Blaupunkt Autosuper 5», или сокращенно «AS5B» представила в 1932 компания Blaupunkt. Приемник управлялся с помощью специального дистанционного коммутатора на рулевой колонке, а стоил примерно как треть автомобиля — 465 марок. «AS5B» весил около 12 кг, а монтировался под приборной панелью автомобиля.

Занимательно, что с 1926 года сохранилась запись «первого в истории видеорегистратора» — в 1926 году пожарные Нью-Йорка, выехавшие на вызов, сняли все происходящее на кинокамеру. Запись позволяет оценить всю пользу от введенных в действие современных правил дорожного движения:

Появившиеся следом телекамеры долгое время были слишком громоздкими для того чтобы допустить возможность их установки в автомобиль. До появления видеомагнитофонов в 1956 году видеосигнал с телекамеры не мог быть сохранён и передавался непосредственно в эфир. После появления цветного телевидения NTSC, вторым препятствием для «мобилизации» камер стал вес: даже несмотря на отсутствие электронных блоков обработки сигнала, камерная головка 1954 года выпуска весила более 140 килограммов, а со штативом, видоискателем и объективами — почти полтонны. Лишь широкое внедрение полупроводниковых приборов, заменивших вакуумные лампы, совпало по времени с развитием цветного телевидения и позволило снизить массу телекамер. Единственное что объединяло в то время видеосъемку и видеотрансляцию с автомобилями — существование ПТС (передвижной телевизионной станции), для осуществления натурных съёмок. 

До того, как видеокамеры нашли своё место в салонах обычных автомобилей, они появились в гораздо более экзотических местах. В 1971 году, во время четвертой высадки людей на Луну, в миссии Аполлон-15, на Лунном автомобиле (Lunar Roving Vehicle) использовались одновременно телекамера, 16-мм кинокамера, а также 70-мм фотокамера. Астронавты брали с собой запас пленок для фото и кинокамер. Наиболее технологически совершенна была телекамера Apollo TV camera, разработка которой длилась почти десять лет. В каждой из трех миссий Аполлон-15, 16 и 17, на лунном багги была установлена такая камера. 

Цветная телевизионная камера с 6-кратным объективом-трансфокатором была оснащена электроприводом для поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях и изменения фокусного расстояния, благодаря чему ей могли управлять не только астронавты, но и оператор с Земли. Хотя время старта было известно с точностью до секунд, в силу заметно долгого прохождения сигнала по цепочке Луна — Земля — Луна оператору приходилось работать с опережением. Так, вертикальное панорамирование приходилось начинать, когда на телекартинке оператора модуль ещё стоял на грунте. Это мешало съемке, лишь старт Аполлона-17 удалось снять успешно. 

В 1930 году за место на приборной панели «земных» автомобилей включилась первая условно «автоматическая» навигационная система. Iter-Auto представляла собой достаточно простое устройство — на экране прокручивается бумажная карта с нанесенными на нее графическими объектами. А в движение она приводилась тросиком, аналогичным используемому в механических спидометрах. Конечно, отнести это устройство к настоящей «автоэлектронике» нельзя, однако сама концепция навигационного устройства, размещенного посреди приборной панели явно опередила своё время.

В 1946 году появился первый автомобильный телефон. Разработанный компанией Bell System, первая версия весила 36 кг. Тестовая эксплуатация была начата в Сент-Луисе, телефон был изначально был трехканальным. Возможность воспользоваться «автотелефоном» существовала аж до начала 80-х. В Чикаго радиотелефонный сервис предоставляла Motorola. Однако из-за малой «номерной емкости» частот, предельное количество абонентов быстро достигло максимума. В Финляндии автотелефонный сервис под названием Autoradiopuhelin или Car Radiophone стал доступен начиная с 1971 года. Со временем, существующих абонентов автомобильных радиотелефонов в США перевели на CDMA, GSM и даже на спутниковую связь Iridium. В США сервис автотелефонной связи не предоставляется с 2008 года. 

В 1957 году существовала прототип «автотелефонов» и в СССР. Так, в журнале «За рулем» в 1957 году изобретатель Куприянович предполагал производить внедрение «мобильных» телефонов в два этапа. «Вначале, пока радиотелефонов немного, дополнительный радиоприбор устанавливается обычно возле домашнего телефона автолюбителя. Но позднее, когда таких аппаратов будут тысячи, АТР уже будет работать не на один радиотелефон, а на сотни и тысячи. Причем все они не помешают друг другу, так как каждый из них будет иметь свою тональную частоту, заставляющую работать свое реле.»

В том же 1957 году Л.И. Куприянович получил авторское свидетельство на свой «Радиофон» и создал первый действующий комплект аппаратуры, демонстрирующий принцип работы «Радиофона», названный изобретателем ЛК-1 (Леонид Куприянович, первый образец).

Затем, в конце 50-х годов прошлого века в СССР началась разработка системы подвижной автоматической радиосвязи «Алтай». Одно из главных требований состояло в том, чтобы ее использование почти не отличалось от применением обычной телефонной сети, т.е. ручное переключение каналов и необходимость вызова диспетчера были исключены.

В 1963 году в Москве была запущена опытная зона системы «Алтай». Разработчики постарались сделать его как можно более похожим на привычные аппараты: у «Алтая» была трубка, а в некоторых моделях — даже диск для набора номера. От диска вскоре отказались и заменили его кнопками, поскольку крутить диск в автомобиле оказалось неудобно.

К середине 70-х, география распространения системы “Алтай” расширилась на 114 городов СССР. Автомобильные телефоны вскоре появились в «ЗИЛах» и «Чайках» верхних эшелонов советского руководства. За ними последовали и «Волги» директоров важнейших предприятий.

Главным «трендом» 60-х годов в автомобильной электронике стал переход на транзисторы и уход от использования ламп. Появились компактные радиоприемники, разнообразные стереосистемы, функции шумоподавления, усилители звука. В США в 1956 году на автомобилях “Chrysler” как альтернатива радио был предложен проигрыватель пластинок “Highway Hi-Fi” от компании “Motorola”. Highway Hi-Fi для своего времени был очень высокотехнологичной разработкой: использовался сапфировый звукосниматель и подвеска тонарма позволяли минимизировать вибрацию, производимую автомобилем во время движения, что обеспечивало непрерывное воспроизведение. В корпусе проигрывателя также находилась секция для хранения 6 пластинок. Проигрыватели пластинок в автомобилях размещались в тех же «классических» местах, посередине приборной панели. 

В начале 60-х проигрыватели пластинок перекочевали и в машины других производителей, но ненадолго: они были более склонны к неисправностям, нежели модель для «Крайслера», а пластинки, несмотря на все старания инженеров, часто царапались.

В конце 70-х была разработана концепция RaceCam — телекамеры для гоночных автомобилей.

Разработана она была в Австралии, но популярность снискала уже в США, когда в 1979 году, на соревнованиях NASCAR, американский телелеканал CBS презентовал прямую видеотрансляцию из автомобиля.

Первые два года для трансляции использовались камеры были закреплены неподвижно, но уже в 1981 году они были оснащены поворотным механизмом и дистанционным управлением. Два года спустя, на соревнованиях Daytona 500 NASCAR Sprint Cup Series, уменьшенная телекамера была установлена в салоне автомобиля и транслировала изображение из машины победителя гонок. Эта трансляция имела такой оглушительный успех, что впоследствии канал CBS получил премию «Эмми» за использование камер, ведущих трансляцию из гоночных авто. 

Почему эта история так важна? Фактически, использование телетрансляций из авто подтолкнуло всю рекламную индустрию к концепции «брендирования» самих команд и размещения рекламы как на форме гонщиков, так и на самих автомобилях — как внутри, так и снаружи.
Спортивные телеканалы пытались и в дальнейшем не упускать инициативы в этой нише. На современном гоночном автомобиле в среднем установлено восемь камер. Для гонок Формулы 1 требования более строгие — допускается только пять камеры в определенных местах.

В середине 70-х происходит резкий рост популярности кассетного формата. Появляются первые магнитолы «Sony», популярность которых не снижалась аж до 90-х годов. В 1977 году фирма «Concord» выпускает первую кассетную магнитолу с выходами на усилитель мощности, фирма «Clarion»- плоский динамик для установки на задней полке, а «Linear Power» создает мощный 250-ваттный усилитель с отдельным блоком питания.
В 1978 «Chrysler» выпускает один из первых приемников с электронной настройкой. В 1979 «Sony» выпускает линейку раздельных компонентов — кассетную деку, тюнер, девятиполосный эквалайзер. В 1980 году «Kenwood» выпускает свою автомагнитолу с шумоподавлением. 

Однако радио не сдавало позиции и в 1974 году компания “Blaupunkt” выпустила первый декодер ARI, который ловил дополнительные сигналы станций, передававших новости о ситуации на трассах. Система, работавшая на всей территории ФРГ, предупреждала водителей о дорожных затруднениях при помощи радио.

В 1984 году в магнитолах фирм «Sony» и «Pioneer» вместо кассеты появляется компакт-диск. А уже 1986 году «Sony» впервые в мире выпускает накопитель для десяти компакт-дисков, устанавливаемый в багажник. Накопитель быстро приобретает популярность, оставив далеко позади всех конкурентов. «Ford», стремясь завоевать популярность на автомобильном рынке, начинает устанавливать в свои автомашины магнитолы с компакт-дисками «Sony» прямо с конвейера.

В 1989 году «Alpine» выпускает новую автомагнитолу «7909» с особыми мерами защиты от воровства — отстегивающейся передней панелью. Это изобретение остается популярным и поныне. В 1992 году «Alpine 7980» становится первым CD-проигрывателем, устанавливаемым прямо в приборную панель.

В 1970-х годах, прототипы современных видеорегистраторов уже использовались армией США для собственных нужд — в качестве систем слежения. К сожалению, кроме информации о больших габаритах этих систем и их недоступности для гражданского населения, больше нет. Начиная с 90-х годов, видеорегистраторы все чаще используются полицией разных стран, в первую очередь для фиксации правонарушений. 

Ранние системы стационарного видеонаблюдения позволяли только просматривать изображение с камер, а запись была возможна только в ручном режиме по команде оператора. Непрерывная запись появилась только в 1970-х годах с развитием технологий видеозаписи. Однако, хотя на автомобили в 60-х камеры и не устанавливались, видеонаблюдение помогало регулировать автомобильные потоки.

К примеру, еще с 1959 году в Мюнхене работала система видеонаблюдения для мониторинга возросшего уличного трафика. В 1960 году полиция Франкфурта-на-Майне ввела в эксплуатацию первую автоматическую систему фотографирования нарушений правил дорожного движения на светофорах. В 1965 году система видеонаблюдения за дорожной обстановкой Мюнхена была расширена до 14 камер, каждая из которых имела функции панорамирования, поворота и приближения.

В США в конце 80-х полиция использовала видеорегистраторы записывающие видео на кассеты VHS. Размещались они на штативах в автомобиле. Не взирая на разницу в технологиях, подход к записи не слишком отличался от записи на кинопленку в 1926 году. Кассеты часто использовались повторно, что также не улучшало качество записи. Однако в разных странах разные подходы касательно законности использования видеорегистраторов. Так, они запрещены в Австрии, Швейцарии и Германии. 

Следующий рывок в развитии автомобильные навигационные системы получили лишь в 80-х годах. В 1980 году модель Toyota Crown S110 была оснащена электронным компасом. 

В 1981 компания Alpina вместе с Honda разработали Electro Gyro-Cator — первую навигационную автомобильную систему. 

В отличии от современных спутниковых систем навигации, месторасположение Electro Gyro-Cator определяла благодаря использованию инерциальной навигации. Это метод навигации основанный на свойствах инерции тел, являющийся автономным, т. е. не требующим наличия внешних ориентиров или поступающих извне сигналов. При помощи гелиевого гироскопа, определявшего движение и повороты автомобиля, а также сервопривода, присоединенного к шасси автомобиля, Gyro-Cator определял месторасположение, скорость движения и пройденное расстояние. При работе система использовала внешние прозрачные карты на пленке, подсвеченные монохромным шестидюймовым монитором. Монитор выводил на экран линией дальнейший маршрут и круги с текущим месторасположением. Что касается начинки, внутри Gyro-Cator трудился 16-ти битный микропроцессор (ROM 10 KB, SRAM 1 KB, DRAM 16 KB), вес — 9 кг. Стоимость системы достигала $2,746 USD — примерно четверть стоимости всего автомобиля Honda Accord and Honda Vigor, где эта система предлагалась в качестве опциональной.

Уже в 1984 была разработана первая коммерческая версия спутниковой навигации для автомобилей, в 1987 Toyota представила первую оснащенную CR-ROM систему навигации. Honda же, после сравнительно скромных успехов дорогой Gyro-Cator вернулась к работам над оцифровкой карт для инерциальной навигации в том же 1987 году. 

В 1990 о готовности выпускать спутниковые системы навигации для автомобилей объявили сразу и Mitsubishi Electric и Pioneer. Первым автомобилем с встроенной системой спутниковой навигации стала Mazda Eunos Cosmo. Презентацию этой модели с гордой надписью GPSS на крыше можно посмотреть здесь:

В мае 1991 года, Toyota представила первую систему GPS-навигации с опциональным тачскрином. Одновременно экран можно было использовать для просмотра ТВ, что тоже можно назвать достаточно важной вехой в развитии автомобильных развлекательных систем. В 1992, все та же Toyota представила навигацию с голосовым подсказками. И наконец в 1995 году появился «прототип» современных навигационных систем «Mobile Assistant», он же MASS, предусматривавший как доступ беспроводный доступ интернет, так и одновременно спутниковую навигацию «Turn-by-turn» с использованием спидометра автомобиля.

Мы остановим наше исторический экскурс в неожиданно разнообразный мир информационно-развлекательной автоэлектроники на начале 90-х годов. О том, что какие тенденции преобладают в современной «начинке» современного автомобиля читатель, скорее всего, знаком по собственному опыту.