Благодаря постоянному развитию и совершенствованию технологии спутникового позиционирования технология высокоточного позиционирования применяется во всех сферах современной жизни, таких как геодезия и картографирование, точное земледелие, БПЛА, беспилотное вождение и другие области, технология высокоточного позиционирования. можно увидеть повсюду.В частности, с завершением создания сети навигационной спутниковой системы нового поколения Beidou и наступлением эры 5G ожидается, что непрерывное развитие Beidou +5G будет способствовать применению технологий высокоточного позиционирования в области планирования аэропортов. , проверка роботов, мониторинг транспортных средств, управление логистикой и другие области.Реализация технологии высокоточного позиционирования неотделима от поддержки высокоточной антенны, высокоточного алгоритма и высокоточной платы.В этой статье в основном рассказывается о разработке и применении высокоточной антенны, состоянии технологии и так далее.

1. Разработка и применение высокоточной антенны ГНСС.

1.1 Высокоточная антенна

В ОБЛАСТИ ГНСС высокоточная антенна представляет собой разновидность антенны, к которой предъявляются особые требования к стабильности фазового центра антенны.Обычно его комбинируют с высокоточной платой для реализации высокоточного позиционирования на уровне сантиметра или миллиметра.При проектировании высокоточной антенны обычно предъявляются особые требования к следующим показателям: ширина луча антенны, малый коэффициент усиления по углу места, некруглость, коэффициент падения по крену, соотношение передней и задней части, способность против многолучевости и т. д. Эти показатели будут прямо или косвенно влияет на стабильность фазового центра антенны, а затем влияет на точность позиционирования.

1.2 Применение и классификация высокоточных антенн

Высокоточная ГНСС-антенна изначально использовалась в области геодезии и картографирования для достижения статической точности позиционирования на уровне миллиметра в процессе инженерных лофтингов, топографических съемок и различных контрольных съемок.Поскольку технология высокоточного позиционирования становится все более зрелой, высокоточная антенна постепенно применяется во все большем количестве областей, включая опорные станции непрерывного действия, мониторинг деформаций, мониторинг землетрясений, геодезические и картографические измерения, беспилотные летательные аппараты (БПЛА), области точных измерений. сельское хозяйство, автоматическое вождение, обучение вождению, машиностроение и другие промышленные области, в различных приложениях к индексному требованию антенны также есть очевидная разница.

1.2.1 Система CORS, мониторинг деформаций, сейсмический мониторинг – антенна опорной станции

Высокоточная антенна использует опорную станцию ​​непрерывного действия, благодаря долгосрочному наблюдению для получения точной информации о местоположении и через систему передачи данных в режиме реального времени, передачу данных наблюдения в центр управления, ошибку расчетной области центра управления после параметров коррекции для улучшения система почвы, звезда в системе улучшения waas и т. д. для отправки сообщений об ошибках марсоходу (клиенту). Наконец, пользователь может получить точную информацию о координатах [1].

При применении мониторинга деформаций, мониторинга землетрясений и т. д. из-за необходимости точно контролировать величину деформации, обнаруживать небольшие деформации, чтобы прогнозировать возникновение стихийных бедствий.

Поэтому при проектировании высокоточной антенны для таких приложений, как опорная станция непрерывного действия, мониторинг деформаций и сейсмический мониторинг, в первую очередь следует учитывать превосходную стабильность фазового центра и способность противостоять многолучевым помехам, чтобы обеспечить точность в реальном времени. информация о местоположении для различных усовершенствованных систем.Кроме того, чтобы обеспечить как можно больше параметров спутниковой коррекции, антенна должна принимать как можно больше спутников, полный диапазон частот четырех систем стал стандартной конфигурацией.В такого рода приложениях антенна опорной станции (антенна опорной станции), охватывающая весь диапазон четырех систем, обычно используется в качестве наблюдательной антенны системы.

1.2.2 Съемка и картографирование – Встроенная геодезическая антенна

В области геодезии и картографии необходимо разработать встроенную геодезическую антенну, которую легко интегрировать.Антенна обычно встраивается в верхнюю часть приемника RTK для обеспечения высокоточного позиционирования в режиме реального времени при съемке и картографии.

Покрытие встроенной измерительной антенны в основном учитывается при проектировании стабильности частоты, покрытия луча, фазового центра, размера антенны и т. д., особенно с применением сети RTK, интегрированной с 4G, Bluetooth, Wi-Fi, всеми встроенными сетями Netcom. измерительная антенна постепенно занимает основную долю рынка, поскольку она была запущена в 2016 году большинством производителей приемников RTK. Она широко применяется и продвигается.

1.2.3 Экзамен по вождению и обучение вождению, беспилотное вождение – внешняя измерительная антенна

Традиционная система экзамена по вождению имеет множество недостатков, таких как большие затраты, высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, сильное воздействие на окружающую среду, низкая точность и т. д. После применения высокоточной антенны в системе экзамена по вождению система переходит от ручной оценки. к интеллектуальной оценке, а точность оценки высока, что значительно снижает человеческие и материальные затраты на экзамен по вождению.

В последние годы системы беспилотного вождения быстро развиваются.При беспилотном вождении обычно применяется технология высокоточного позиционирования RTK и комбинированное позиционирование с инерциальной навигацией, которая позволяет достичь высокой точности позиционирования в большинстве сред.

При обучении вождению, например, в беспилотных системах, антенна часто измеряется внешней формой, необходимостью работать на частоте, многочастотная антенна с несколькими системами может обеспечить высокую точность позиционирования, многолучевой сигнал имеет определенное подавление и хорошие экологические характеристики. адаптируемость, возможность длительного использования на открытом воздухе без сбоев.

1.2.4 БПЛА — Высокоточная антенна БПЛА.

В последние годы индустрия БПЛА быстро развивается.БПЛА широко используются для защиты сельскохозяйственных растений, геодезических и картографических работ, патрулирования линий электропередач и других целей.В таких сценариях только оснащенная высокоточной антенной можно обеспечить точность, эффективность и безопасность различных операций.Из-за характеристик высокой скорости, небольшой нагрузки и короткого срока службы БПЛА конструкция высокоточной антенны БПЛА в основном ориентирована на вес, размер, энергопотребление и другие факторы, а также реализует широкополосную конструкцию, насколько это возможно, на основе обеспечения вес и размер.

2. Статус антенной технологии GNSS в стране и за рубежом.

2.1 Современное состояние зарубежной высокоточной антенной техники

Зарубежные исследования высокоточных антенн начались рано, и была разработана серия высокоточных антенных продуктов с хорошими характеристиками, таких как дроссельная антенна серии GNSS 750 от NoVatel, антенна серии Zepryr от Trimble, антенна Leica AR25 и т. д., среди существует множество форм антенн, имеющих большое инновационное значение.Таким образом, в прошлом в течение длительного периода времени рынок высокоточных антенн Китая находился вне монополии иностранной продукции.Однако за последние десять лет, с появлением большого количества отечественных производителей, производительность высокоточной антенны зарубежной ГНСС практически не имеет преимуществ, но отечественные производители высокоточной продукции начали расширять рынок за рубежом.

Кроме того, в последние годы были разработаны некоторые новые производители антенн GNSS, такие как Maxtena, Tallysman и т. д., чья продукция в основном представляет собой небольшие антенны GNSS, используемые для БПЛА, транспортных средств и других систем.Форма антенны обычно представляет собой микрополосковую антенну с высокой диэлектрической проницаемостью или четырехплечевую спиральную антенну.В такой технологии проектирования антенн иностранные производители не имеют преимущества, отечественная и зарубежная продукция вступает в период однородной конкуренции.

2.2 Современное состояние отечественной высокоточной антенной техники

За последнее десятилетие ряд отечественных производителей высокоточных антенн начал расти и расширяться.velop, такие как Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics и т. д., которые разработали серию высокоточных антенных продуктов с независимыми правами интеллектуальной собственности.

Например, в области антенн опорной станции и встроенной измерительной антенны 3D-дроссельная антенна HUaxin и комбинированная антенна Full-Netcom не только достигают мирового уровня производительности, но и с высокой надежностью отвечают требованиям различных экологических приложений. длительный срок службы и очень низкий процент отказов.

В автомобильной промышленности, БПЛА и других отраслях технология проектирования внешней измерительной антенны и четырехлучевой спиральной антенны является относительно зрелой и широко используется в системах испытаний на вождение, беспилотном вождении, БПЛА и других отраслях. и добился хороших экономических и социальных выгод.

3. Текущая ситуация и перспективы рынка антенн ГНСС.

В 2018 году общий объем производства китайской отрасли услуг спутниковой навигации и определения местоположения достиг 301,6 млрд юаней, что на 18,3% больше, чем в 2017 году [2], и достигнет 400 млрд юаней в 2020 году;В 2019 году общая стоимость мирового рынка спутниковой навигации составила 150 миллиардов евро, а количество пользователей GNSS-терминалов достигло 6,4 миллиарда.Индустрия ГНСС — одна из немногих отраслей, которая смогла противостоять глобальному экономическому спаду.Европейское агентство GNSS прогнозирует, что в следующем десятилетии мировой рынок спутниковой навигации удвоится и превысит 300 миллиардов евро, а количество терминалов GNSS увеличится до 9,5 миллиардов.

Глобальный рынок спутниковой навигации, применяемый к дорожному движению, беспилотные летательные аппараты в таких областях, как терминальное оборудование, в ближайшие 10 лет станут самым быстрорастущим сегментом рынка: интеллект, беспилотные транспортные средства являются основным направлением развития, будущие возможности автоматизированного вождения дорожных транспортных средств. Транспортное средство должно быть оснащено антенной GNSS, имеющей высокую точность, поэтому огромный рыночный спрос на автоматическое вождение антенны GNSS.В связи с непрерывным развитием модернизации сельского хозяйства в Китае, использование БПЛА, оснащенных высокоточной антенной позиционирования, таких как БПЛА для защиты растений, будет продолжать расти.

4. Тенденция развития высокоточной антенны ГНСС.

После многих лет разработки различные технологии высокоточных антенн GNSS стали относительно зрелыми, но еще есть много направлений, которые необходимо проработать:

1. Миниатюризация. Миниатюризация электронного оборудования является вечной тенденцией развития, особенно в таких приложениях, как БПЛА и портативные устройства, потребность в малогабаритных антеннах является более актуальной.Однако после миниатюризации производительность антенны снизится.Как уменьшить размер антенны, обеспечив при этом всесторонние характеристики, является важным направлением исследований высокоточной антенны.

2. Технология защиты от многолучевого распространения. Технология защиты от многолучевого распространения антенны GNSS в основном включает в себя технологию дроссельной катушки [3], технологию искусственных электромагнитных материалов [4] [5] и т. д. Однако все они имеют такие недостатки, как большой размер, узкая полоса пропускания. ширина и высокая стоимость, а универсальный дизайн невозможен.Поэтому необходимо изучить технологию защиты от многолучевого распространения с характеристиками миниатюризации и широкополосной связи, чтобы удовлетворить различные требования приложений.

3. Многофункциональность: в настоящее время, помимо антенны GNSS, в различные устройства интегрировано более одной антенны связи.Различные системы связи могут вызывать различные помехи для антенны GNSS, влияющие на нормальный прием спутников.Таким образом, интегрированная конструкция антенны ГНСС и антенны связи реализуется посредством многофункциональной интеграции, а эффект помех между антеннами учитывается при проектировании, что может улучшить степень интеграции, улучшить характеристики электромагнитной совместимости и улучшить производительность вся машина.