Z nenehnim razvojem in izboljševanjem tehnologije satelitskega določanja položaja se tehnologija visoko natančnega določanja položaja uporablja na vseh področjih sodobnega življenja, kot so geodetstvo in kartiranje, natančno kmetijstvo, brezpilotna letala, vožnja brez posadke in druga področja, tehnologija visoko natančnega določanja položaja. je mogoče videti povsod.Predvsem z dokončanjem omrežja nove generacije navigacijskega satelitskega sistema Beidou in nastopom dobe 5G se pričakuje, da bo nenehen razvoj Beidou +5G spodbujal uporabo tehnologije za določanje položaja z visoko natančnostjo na področju razporejanja letališč. , robotski pregled, nadzor vozil, upravljanje logistike in druga področja.Realizacija visoko natančne tehnologije določanja položaja je neločljiva od podpore visoko natančne antene, visoko natančnega algoritma in visoko natančne kartice.Ta dokument v glavnem predstavlja razvoj in uporabo visoko precizne antene, status tehnologije itd.

1. Razvoj in uporaba visokoprecizne antene GNSS

1.1 Visoko natančna antena

Na PODROČJU GNSS je visoko precizna antena vrsta antene, ki ima posebne zahteve glede stabilnosti faznega središča antene.Običajno je kombiniran z visoko natančno ploščo za uresničitev visoko natančnega pozicioniranja centimetrske ali milimetrske ravni.Pri zasnovi visoko precizne antene običajno obstajajo posebne zahteve za naslednje kazalnike: širina antenskega žarka, majhen porast višine, nezaokroženost, koeficient padca kota, razmerje spredaj in zadaj, sposobnost proti večkratni poti itd. Ti kazalniki bodo neposredno ali posredno vpliva na stabilnost faznega središča antene in nato vpliva na natančnost pozicioniranja.

1.2 Uporaba in klasifikacija visoko precizne antene

Visoko natančna GNSS antena se je sprva uporabljala na področju geodezije in kartiranja za doseganje statične milimetrske natančnosti pozicioniranja v procesu inženiringa loftinga, topografskega kartiranja in različnih nadzornih raziskav.S tehnologijo visoko natančnega pozicioniranja, ki postaja vse zrelejša, se antena z visoko natančnostjo postopoma uporablja na vse več področjih, vključno z referenčno postajo z neprekinjenim delovanjem, spremljanjem deformacij, spremljanjem potresov, merjenjem geodetskih meritev in kartografiranjem, zračnimi plovili brez posadke (uavs), območji natančnosti kmetijstvo, avtomatska vožnja, vozniški izpit, usposabljanje za vožnjo, inženirski stroji in druga industrijska področja, v različnih aplikacijah glede na zahteve indeksa antene je tudi očitna razlika.

1.2.1 Sistem CORS, deformacijski monitoring, seizmični monitoring – antena referenčne postaje

Visoko natančna antena je uporabljala referenčno postajo z neprekinjenim delovanjem, z dolgoročnim opazovanjem za natančne informacije o lokaciji in prek podatkovnega komunikacijskega sistema v realnem času prenos podatkov opazovanja v nadzorni center, napaka izračunanega območja nadzornega centra po korekcijskih parametrih za izboljšanje sistem tal in zvezda v sistemu za izboljšanje waas itd., za pošiljanje sporočil o napakah roverju (odjemalcu). Končno lahko uporabnik dobi natančne informacije o koordinatah [1].

Pri uporabi spremljanja deformacij, spremljanja potresov in tako naprej, zaradi potrebe po natančnem spremljanju količine deformacije, odkrivanje majhnih deformacij, da bi lahko napovedali pojav naravnih nesreč.

Zato je treba pri zasnovi visoko natančne antene za aplikacije, kot so referenčna postaja z neprekinjenim delovanjem, spremljanje deformacij in seizmično spremljanje, najprej upoštevati odlično stabilnost faznega središča in sposobnost za preprečevanje večpotnih motenj, da se zagotovi natančnost v realnem času. informacije o položaju za različne izboljšane sisteme.Poleg tega mora antena sprejeti čim več satelitov, da bi zagotovila čim več satelitskih korekcijskih parametrov, štiri sistemske polne frekvenčne pasove so postale standardna konfiguracija.Pri tej vrsti uporabe se kot opazovalna antena sistema običajno uporablja antena referenčne postaje (antena referenčne postaje), ki pokriva celoten pas štirih sistemov.

1.2.2 Geodetsko merjenje in kartiranje – Vgrajena geodetska antena

Na področju geodezije in kartiranja je potrebno oblikovati vgrajeno geodetsko anteno, ki jo je enostavno integrirati.Antena je običajno vgrajena v zgornji del sprejemnika RTK, da se doseže visoko natančno pozicioniranje v realnem času na področju geodezije in kartiranja.

Pokritost vgrajene merilne antene je v glavnem upoštevana pri načrtovanju stabilnosti frekvence, pokritosti žarka, faznega središča, velikosti antene itd., zlasti z uporabo omrežja RTK, integriranega s 4 g, bluetooth, WiFi, vse vgrajene mreže v merilni anteni postopoma zasedajo glavni tržni delež, odkar jo je leta 2016 lansirala večina proizvajalcev sprejemnikov RTK, je bila široko uporabljena in promovirana.

1.2.3 Vozniški izpit in usposabljanje vožnje, brezpilotna vožnja – zunanja merilna antena

Tradicionalni sistem vozniških izpitov ima številne pomanjkljivosti, kot so veliki vhodni stroški, visoki stroški delovanja in vzdrževanja, velik vpliv na okolje, nizka natančnost itd. Po uporabi visoko natančne antene v sistemu vozniških izpitov se sistem spremeni iz ročnega ocenjevanja do inteligentnega ocenjevanja, natančnost ocenjevanja pa je visoka, kar močno zmanjša človeške in materialne stroške vozniškega izpita.

V zadnjih letih se sistem vožnje brez posadke hitro razvija.Pri vožnji brez posadke se običajno uporablja tehnologija pozicioniranja visoko natančnega pozicioniranja RTK in kombiniranega pozicioniranja z inercialno navigacijo, ki lahko doseže visoko natančnost pozicioniranja v večini okolij.

Pri vozniškem izpitu in usposabljanju za vožnjo, kot so sistemi brez posadke, se antena pogosto meri z zunanjo obliko, potreba po delovni frekvenci, večfrekvenčna antena z več sistemi lahko doseže visoko natančnost pozicioniranja, večpotni signal ima določeno zaviranje in dobro okoljsko prilagodljivost, lahko dolgotrajno uporabo v zunanjem okolju brez napak.

1.2.4 UAV – Visoko natančna UAV antena

V zadnjih letih se je industrija brezpilotnih letal hitro razvila.Uav se pogosto uporablja pri zaščiti kmetijskih rastlin, geodetskih in kartografskih pregledih, patruljiranju daljnovodov in drugih scenarijih.V takšnih scenarijih lahko samo oprema z visoko natančno anteno zagotovi natančnost, učinkovitost in varnost različnih operacij.Zaradi značilnosti visoke hitrosti, majhne obremenitve in kratke vzdržljivosti UAV se zasnova visoko natančne antene UAV osredotoča predvsem na težo, velikost, porabo energije in druge dejavnike ter realizira širokopasovno zasnovo, kolikor je to mogoče, na predpostavki zagotavljanja teža in velikost.

2, status antene GNSS doma in v tujini

2.1 Trenutno stanje tuje tehnologije visoko preciznih anten

Tuje raziskave o visoko natančnih antenah so se začele zgodaj in razvita je bila vrsta visoko natančnih antenskih izdelkov z dobrimi zmogljivostmi, kot so dušilna antena serije GNSS 750 podjetja NoVatel, antena serije Zepryr podjetja Trimble, antena Leica AR25 itd. obstaja veliko oblik anten z velikim inovativnim pomenom.Zato je v preteklosti že dolgo časa kitajski trg visokonatančnih anten izven monopola tujih izdelkov.Vendar pa v zadnjih desetih letih, s porastom velikega števila domačih proizvajalcev, zmogljivost tuje visokonatančne antene GNSS v bistvu nima nobene prednosti, vendar so domači proizvajalci visoke natančnosti začeli širiti trg v tujino.

Poleg tega so se v zadnjih letih razvili tudi nekateri novi proizvajalci anten GNSS, kot so Maxtena, Tallysman itd., katerih izdelki so predvsem majhne antene GNSS, ki se uporabljajo za brezpilotne zrakoplove, vozila in druge sisteme.Oblika antene je običajno mikrotrakasta antena z visoko dielektrično konstanto ali štirikraka spiralna antena.Pri tovrstni tehnologiji oblikovanja anten tuji proizvajalci nimajo prednosti, domači in tuji izdelki vstopajo v obdobje homogene konkurence.

2.2 Trenutno stanje domače visoko precizne antenske tehnologije

V zadnjem desetletju je število domačih proizvajalcev visoko natančnih anten začelo rasti in develop, kot so Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics itd., ki je razvila vrsto visoko natančnih antenskih izdelkov z neodvisnimi pravicami intelektualne lastnine.

Na primer, na področju antene referenčne postaje in vgrajene merilne antene HUaxin 3D dušilna antena in full-netcom kombinirana antena ne dosegata le vodilne mednarodne ravni zmogljivosti, ampak tudi izpolnjujeta zahteve različnih okoljskih aplikacij z visoko zanesljivostjo, dolga življenjska doba in zelo nizka stopnja napak.

V industriji vozil, brezpilotnih letal in drugih panogah je tehnologija oblikovanja zunanje merilne antene in štirikrake spiralne antene razmeroma zrela in se pogosto uporablja pri uporabi sistema za vozniške izpite, vožnji brez posadke, brezpilotnih letalih in drugih industrijah, in je dosegel dobre gospodarske in družbene koristi.

3. Trenutno stanje in obeti trga anten GNSS

Leta 2018 je skupna vrednost proizvodnje kitajske industrije satelitskih navigacijskih in lokacijskih storitev dosegla 301,6 milijarde juanov, kar je 18,3 % več kot leta 2017 [2] in bo leta 2020 dosegla 400 milijard juanov;Leta 2019 je skupna vrednost svetovnega trga satelitske navigacije znašala 150 milijard evrov, število uporabnikov terminalov GNSS pa je doseglo 6,4 milijarde.Industrija GNSS je ena redkih industrij, ki se je spopadla s svetovno gospodarsko recesijo.Evropska agencija za GNSS napoveduje, da se bo svetovni trg satelitske navigacije v naslednjem desetletju podvojil na več kot 300 milijard evrov, pri čemer se bo število terminalov GNSS povečalo na 9,5 milijarde.

Globalni satelitski navigacijski trg, ki se uporablja za cestni promet, brezpilotna letala na področjih, kot je terminalska oprema, bo v naslednjih 10 letih najhitreje rastoči segment trga: inteligenca, brezpilotno vozilo je glavna razvojna smer, prihodnja sposobnost avtomatizirane vožnje cestnih vozil vozilo mora biti opremljeno z visoko natančnostjo antene GNSS, zato je povpraševanje na trgu po samodejni vožnji antene GNSS veliko.Z nenehnim razvojem modernizacije kitajskega kmetijstva se bo uporaba brezpilotnih letal, opremljenih z visoko natančno anteno za določanje položaja, kot je brezpilotna letala za zaščito rastlin, še naprej povečevala.

4. Trend razvoja visokoprecizne antene GNSS

Po letih razvoja so bile različne tehnologije visokonatančnih anten GNSS razmeroma zrele, vendar je še vedno veliko smeri, ki jih je treba razbiti:

1. Miniaturizacija: Miniaturizacija elektronske opreme je večni razvojni trend, zlasti v aplikacijah, kot so UAV in dlančniki, je povpraševanje po majhnih antenah bolj nujno.Vendar se bo zmogljivost antene po miniaturizaciji zmanjšala.Kako zmanjšati velikost antene, hkrati pa zagotoviti celovito zmogljivost, je pomembna raziskovalna usmeritev visoko natančne antene.

2. Anti-multipath tehnologija: Anti-multipath tehnologija antene GNSS v glavnem vključuje tehnologijo dušilne tuljave [3], tehnologijo umetnih elektromagnetnih materialov [4][5] itd. Vse pa imajo slabosti, kot so velika velikost, ozek pas. širino in visoke stroške ter ne more doseči univerzalnega dizajna.Zato je treba preučiti tehnologijo proti večpotju z značilnostmi miniaturizacije in širokopasovne povezave, da bi izpolnili različne zahteve aplikacij.

3. Večfunkcijska funkcija: Danes je poleg antene GNSS v različne naprave vgrajenih več kot ena komunikacijska antena.Različni komunikacijski sistemi lahko povzročijo različne signalne motnje antene GNSS, kar vpliva na normalen satelitski sprejem.Zato je integrirana zasnova antene GNSS in komunikacijske antene realizirana z večfunkcijsko integracijo, med načrtovanjem pa se upošteva učinek motenj med antenami, kar lahko izboljša stopnjo integracije, izboljša značilnosti elektromagnetne združljivosti in izboljša delovanje cel stroj.