Amb el desenvolupament i la millora contínua de la tecnologia de posicionament per satèl·lit, la tecnologia de posicionament d'alta precisió s'ha aplicat a tots els àmbits de la vida moderna, com ara topografia i cartografia, agricultura de precisió, uav, conducció no tripulada i altres camps, tecnologia de posicionament d'alta precisió. es pot veure a tot arreu.En particular, amb la finalització de la xarxa de la nova generació del sistema de navegació per satèl·lit Beidou i l'arribada de l'era 5G, s'espera que el desenvolupament continu de Beidou +5G promogui l'aplicació de tecnologia de posicionament d'alta precisió en els camps de la programació d'aeroports. , inspecció de robots, seguiment de vehicles, gestió logística i altres camps.La realització de la tecnologia de posicionament d'alta precisió és inseparable del suport de l'antena d'alta precisió, l'algoritme d'alta precisió i la targeta de placa d'alta precisió.Aquest document presenta principalment el desenvolupament i l'aplicació d'antenes d'alta precisió, l'estat de la tecnologia, etc.

1. Desenvolupament i aplicació d'antenes GNSS d'alta precisió

1.1 Antena d'alta precisió

En el camp del GNSS, l'antena d'alta precisió és un tipus d'antena que té requisits especials per a l'estabilitat del centre de fase de l'antena.Normalment es combina amb un tauler d'alta precisió per realitzar el posicionament d'alta precisió del nivell centímetre o mil·límetre.En el disseny d'antenes d'alta precisió, normalment hi ha requisits especials per als indicadors següents: amplada del feix de l'antena, guany d'elevació baix, no rodonesa, coeficient de caiguda del rodet, relació frontal i posterior, capacitat anti-multipath, etc. Aquests indicadors seran afecta directament o indirectament l'estabilitat del centre de fase de l'antena i després afecta la precisió de posicionament.

1.2 Aplicació i classificació de l'antena d'alta precisió

L'antena GNSS d'alta precisió es va utilitzar inicialment en el camp de la topografia i la cartografia per aconseguir una precisió de posicionament estàtic a nivell mil·limètric en el procés d'enginyeria de lofting, cartografia topogràfica i diverses enquestes de control.Amb la tecnologia de posicionament d'alta precisió cada cop més madura, l'antena d'alta precisió s'aplica gradualment en més i més camps, com ara l'estació de referència d'operació contínua, el seguiment de la deformació, el seguiment de terratrèmols, el mesurament de topografia i cartografia, vehicles aeris no tripulats (UAV), àrees de precisió. agricultura, conducció automàtica, formació de conducció de proves de conducció, maquinària d'enginyeria i altres àrees industrials, en diferents aplicacions al requisit d'índex de l'antena també té la diferència òbvia.

1.2.1 Sistema CORS, monitorització de deformacions, monitorització sísmica – antena de l'estació de referència

L'antena d'alta precisió utilitza l'estació de referència de funcionament continu, mitjançant l'observació a llarg termini per obtenir informació precisa sobre la ubicació i mitjançant el sistema de comunicació de dades en transmissió de dades d'observació en temps real al centre de control, l'error de l'àrea calculada del centre de control després dels paràmetres de correcció per millorar la sistema de sòl, i l'estrella en waas millora el sistema, etc., per enviar missatges d'error al rover (client), Finalment, l'usuari pot obtenir informació precisa de coordenades [1].

En l'aplicació del monitoratge de deformacions, monitoratge de terratrèmols i així successivament, a causa de la necessitat de controlar amb precisió la quantitat de deformació, la detecció de petites deformacions, per predir l'ocurrència de desastres naturals.

Per tant, en el disseny d'antenes d'alta precisió per a aplicacions com l'estació de referència d'operació contínua, el seguiment de la deformació i el seguiment sísmic, la primera consideració ha de ser la seva excel·lent estabilitat del centre de fase i la seva capacitat d'interferència anti-multipath, per tal de proporcionar una precisió en temps real. informació de posició per a diversos sistemes millorats.A més, per tal de proporcionar tants paràmetres de correcció de satèl·lit com sigui possible, l'antena ha de rebre tants satèl·lits com sigui possible, la banda de freqüència completa de quatre sistemes s'ha convertit en una configuració estàndard.En aquest tipus d'aplicació, normalment s'utilitza com a antena d'observació del sistema l'antena de l'estació de referència (antena de l'estació de referència) que cobreix tota la banda de quatre sistemes.

1.2.2 Topografia i cartografia – Antena de topografia integrada

En l'àmbit de la topografia i la cartografia, és necessari dissenyar una antena de topografia integrada que sigui fàcil d'integrar.L'antena normalment s'incorpora a la part superior del receptor RTK per aconseguir un posicionament en temps real i d'alta precisió en el camp de la topografia i la cartografia.

Cobertura de l'antena de mesura integrada en la consideració principal en el disseny de l'estabilitat de freqüència, la cobertura del feix, el centre de fase, la mida de l'antena, etc., especialment amb l'aplicació de la xarxa RTK, integrada amb 4 g, bluetooth, WiFi tot netcom integrat. en l'antena de mesura ocupen gradualment la quota de mercat principal, des que es va llançar el 2016 per la majoria dels fabricants de receptors RTK, s'ha aplicat i promocionat àmpliament.

1.2.3 Prova de conducció i entrenament de conducció, conducció no tripulada - antena de mesura externa

El sistema de prova de conducció tradicional té molts inconvenients, com ara un gran cost d'entrada, un alt cost d'operació i manteniment, un gran impacte ambiental, poca precisió, etc. Després de l'aplicació d'una antena d'alta precisió al sistema de prova de conducció, el sistema canvia de l'avaluació manual. a una avaluació intel·ligent, i la precisió de l'avaluació és alta, cosa que redueix molt els costos humans i materials de la prova de conducció.

En els últims anys, el sistema de conducció no tripulat s'ha desenvolupat ràpidament.En la conducció no tripulada, normalment s'adopta la tecnologia de posicionament de posicionament d'alta precisió RTK i posicionament combinat de navegació inercial, que pot aconseguir una alta precisió de posicionament a la majoria d'entorns.

A l'entrenament de conducció de la prova de conducció, com ara sistemes no tripulats, sovint l'antena es mesura amb la forma externa, la necessitat de treballar la freqüència, l'antena multifreqüència amb un sistema múltiple pot aconseguir una alta precisió de posicionament, el senyal multipath té una certa inhibició i un bon medi ambient. adaptabilitat, es pot utilitzar a llarg termini en un entorn exterior sense fallar.

1.2.4 UAV — Antena uav d'alta precisió

En els últims anys, la indústria dels uav s'ha desenvolupat ràpidament.Uav s'ha utilitzat àmpliament en protecció de plantes agrícoles, topografia i cartografia, patrulla de línies elèctriques i altres escenaris.En aquests escenaris, només equipat amb antena d'alta precisió pot garantir la precisió, l'eficiència i la seguretat de diverses operacions.A causa de les característiques d'alta velocitat, càrrega lleugera i curta resistència del uav, el disseny de l'antena d'alta precisió del uav se centra principalment en el pes, la mida, el consum d'energia i altres factors, i realitza un disseny de banda ampla en la mesura del possible amb la premissa de garantir pes i mida.

2, estat de la tecnologia de l'antena GNSS a casa i a l'estranger

2.1 Estat actual de la tecnologia estrangera d'antena d'alta precisió

La investigació estrangera sobre antenes d'alta precisió va començar aviat i s'han desenvolupat una sèrie de productes d'antena d'alta precisió amb un bon rendiment, com ara l'antena d'asfixia de la sèrie GNSS 750 de NoVatel, l'antena de la sèrie Zepryr de Trimble, l'antena Leica AR25, etc. que hi ha moltes formes d'antena amb un gran significat innovador.Per tant, durant un llarg període de temps, el mercat d'antenes d'alta precisió de la Xina està fora del monopoli dels productes estrangers.Tanmateix, en els darrers deu anys, amb l'augment d'un gran nombre de fabricants nacionals, el rendiment de l'antena d'alta precisió GNSS estranger no té bàsicament cap avantatge, però els fabricants nacionals d'alta precisió van començar a expandir el mercat a països estrangers.

A més, en els últims anys també s'han desenvolupat nous fabricants d'antenes GNSS, com Maxtena, Tallysman, etc., els productes dels quals són principalment petites antenes GNSS utilitzades per a uav, vehicles i altres sistemes.La forma d'antena sol ser una antena microstrip amb una constant dielèctrica alta o una antena espiral de quatre braços.En aquest tipus de tecnologia de disseny d'antenes, els fabricants estrangers no tenen cap avantatge, els productes nacionals i estrangers entren en un període de competència homogènia.

2.2 Situació actual de la tecnologia domèstica d'antena d'alta precisió

En l'última dècada, una sèrie de fabricants nacionals d'antenes d'alta precisió van començar a créixer i a disminuirvelop, com Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, etc., que va desenvolupar una sèrie de productes d'antena d'alta precisió amb drets de propietat intel·lectual independents.

Per exemple, en el camp de l'antena de l'estació de referència i l'antena de mesura integrada, l'antena d'asfixia 3D de HUaxin i l'antena combinada de netcom completa no només assoleixen el nivell de rendiment líder internacional, sinó que també compleixen els requisits de diverses aplicacions ambientals amb alta fiabilitat, llarga vida útil i taxa de fallada molt baixa.

A la indústria de vehicles, uav i altres indústries, la tecnologia de disseny de l'antena de mesura externa i l'antena espiral de quatre braços ha estat relativament madura i s'ha utilitzat àmpliament en l'aplicació del sistema de prova de conducció, conducció no tripulada, uav i altres indústries, i ha aconseguit bons beneficis econòmics i socials.

3. Situació actual i perspectiva del mercat d'antenes GNSS

El 2018, el valor de producció total de la indústria de serveis de localització i navegació per satèl·lit de la Xina va assolir els 301.600 milions de iuans, un 18,3% més que el 2017 [2], i arribarà als 400.000 milions de iuans el 2020;El 2019, el valor total del mercat global de navegació per satèl·lit va ser de 150.000 milions d'euros i el nombre d'usuaris de terminals GNSS va arribar als 6.400 milions.La indústria del GNSS és una de les poques indústries que ha rebutjat la recessió econòmica mundial.L'Agència GNSS Europea preveu que el mercat mundial de la navegació per satèl·lit es duplicarà fins a més de 300.000 milions d'euros en la propera dècada, i el nombre de terminals GNSS augmentarà fins als 9.500 milions.

El mercat global de navegació per satèl·lit, aplicat al trànsit rodat, els vehicles aeris no tripulats en àrees com ara equipaments terminals és en els propers 10 anys el segment de més ràpid creixement del mercat: la intel·ligència, el vehicle no tripulat és la principal direcció de desenvolupament, la capacitat de conducció automatitzada del futur vehicle de carretera. del vehicle ha d'estar equipat amb antena GNSS té una alta precisió, de manera que l'enorme demanda del mercat de conducció automàtica d'antenes GNSS.Amb el desenvolupament continu de la modernització agrícola de la Xina, l'ús d'UAV equipats amb antenes de posicionament d'alta precisió, com ara uav de protecció de plantes, continuarà augmentant.

4. Tendència de desenvolupament de l'antena GNSS d'alta precisió

Després d'anys de desenvolupament, diverses tecnologies d'antena d'alta precisió GNSS han estat relativament madures, però encara hi ha moltes direccions per trencar:

1. Miniaturització: la miniaturització d'equips electrònics és una tendència de desenvolupament eterna, especialment en aplicacions com ara uav i portàtils, la demanda d'antenes de mida petita és més urgent.Tanmateix, el rendiment de l'antena es reduirà després de la miniaturització.Com reduir la mida de l'antena alhora que garanteix el rendiment integral és una direcció important de recerca de l'antena d'alta precisió.

2. Tecnologia anti-multipath: la tecnologia anti-multipath de l'antena GNSS inclou principalment tecnologia de bobina d'asfixia [3], tecnologia de material electromagnètic artificial [4][5], etc. No obstant això, totes tenen desavantatges com ara gran mida, banda estreta amplada i alt cost, i no pot aconseguir un disseny universal.Per tant, cal estudiar la tecnologia anti-multipath amb les característiques de miniaturització i banda ampla per satisfer els diferents requisits d'aplicació.

3. Multifunció: Actualment, a més de l'antena GNSS, hi ha més d'una antena de comunicació integrada en diversos dispositius.Els diferents sistemes de comunicació poden causar diverses interferències de senyal a l'antena GNSS, afectant la recepció normal del satèl·lit.Per tant, el disseny integrat de l'antena GNSS i l'antena de comunicació es realitza mitjançant la integració multifunció, i l'efecte d'interferència entre les antenes es té en compte durant el disseny, que pot millorar el grau d'integració, millorar les característiques de compatibilitat electromagnètica i millorar el rendiment de tota la màquina.