З безперервним розвитком і вдосконаленням технологій супутникового позиціонування технологія високоточного позиціонування застосовувалася в усіх сферах сучасного життя, таких як геодезія та картографування, точне сільське господарство, БЛА, безпілотне водіння та інші сфери, технологія високоточного позиціонування можна побачити всюди.Зокрема, із завершенням створення мережі нового покоління навігаційної супутникової системи Beidou та настанням ери 5G очікується, що безперервний розвиток Beidou +5G сприятиме застосуванню технології високоточного позиціонування у сфері планування аеропортів. , перевірка роботів, моніторинг транспортних засобів, управління логістикою та інші сфери.Реалізація технології високоточного позиціонування невіддільна від підтримки високоточної антени, високоточного алгоритму та високоточної платної карти.Ця стаття головним чином представляє розробку та застосування високоточних антен, стан технології тощо.

1. Розробка та застосування високоточної GNSS антени

1.1 Високоточна антена

У ОБЛАСТІ GNSS високоточна антена – це різновид антени, яка має особливі вимоги до стабільності фазового центру антени.Зазвичай він поєднується з високоточною платою для реалізації високоточного позиціонування сантиметрового або міліметрового рівня.У конструкції високоточної антени зазвичай існують спеціальні вимоги до таких показників: ширина променя антени, низький коефіцієнт кута кута, неокругленість, коефіцієнт падіння, переднє та заднє співвідношення, здатність до багатопроменевості тощо. Ці показники будуть прямо чи опосередковано впливають на стабільність фазового центру антени, а потім впливають на точність позиціонування.

1.2 Застосування та класифікація високоточних антен

Високоточна GNSS антена спочатку використовувалася в галузі геодезії та картографування для досягнення статичної точності позиціонування на міліметровому рівні в процесі інженерного лофтінгу, топографічного картографування та різноманітних контрольних зйомок.Оскільки технологія високоточного позиціонування стає все більш зрілою, високоточні антени поступово застосовуються у все більшій кількості областей, включаючи безперервну робочу опорну станцію, моніторинг деформацій, моніторинг землетрусів, вимірювання зйомки та картографування, безпілотні літальні апарати (БПЛА), зони точності сільське господарство, автоматичне водіння, іспит з водіння, інженерна техніка та інші промислові сфери, у різних додатках до вимог індексу антени також є очевидна різниця.

1.2.1 Система CORS, моніторинг деформацій, сейсмічний моніторинг – антена опорної станції

Високоточна антена використовує опорну станцію безперервної роботи, через довгострокове спостереження для отримання точної інформації про місцезнаходження, а через систему передачі даних у режимі реального часу передає дані спостереження до центру управління, похибка обчисленої зони центру управління після параметрів корекції для покращення система ґрунту та зірка в системі вдосконалення waas тощо, щоб надсилати повідомлення про помилки роверу (клієнту). Нарешті, користувач може отримати точну інформацію про координати [1].

При застосуванні моніторингу деформації, моніторингу землетрусів тощо, через необхідність точного моніторингу величини деформації, виявлення невеликої деформації, щоб передбачити виникнення стихійних лих.

Таким чином, при розробці високоточної антени для таких застосувань, як опорна станція безперервної роботи, моніторинг деформації та сейсмічний моніторинг, першочергово слід враховувати її чудову стабільність фазового центру та здатність проти багатопроменевої інтерференції, щоб забезпечити точність у реальному часі інформація про положення для різних покращених систем.Крім того, щоб забезпечити якомога більше параметрів супутникової корекції, антена повинна приймати якомога більше супутників, чотири системні повні діапазони частот стали стандартною конфігурацією.У цьому виді застосування антена опорної станції (антена опорної станції), що покриває весь діапазон чотирьох систем, зазвичай використовується як антена спостереження системи.

1.2.2 Зйомка та картографування – Вбудована геодезична антена

У сфері геодезії та картографування необхідно розробити вбудовану геодезичну антену, яку легко інтегрувати.Антена зазвичай вбудована у верхній частині приймача RTK, щоб досягти високоточного позиціонування в реальному часі під час геодезії та картографування.

Покриття вбудованої вимірювальної антени в основному враховується при проектуванні стабільності частоти, покриття променя, фазового центру, розміру антени тощо, особливо із застосуванням мережевого RTK, інтегрованого з 4 g, bluetooth, WiFi, усі вбудовані мережі. вимірювальна антена поступово займає основну частку ринку, оскільки вона була запущена в 2016 році більшістю виробників приймачів RTK. Її широко застосовують і рекламують.

1.2.3 Іспит з водіння та навчання водінню, безпілотне водіння – зовнішня вимірювальна антена

Традиційна система іспитів на водіння має багато недоліків, таких як великі вхідні витрати, високі витрати на експлуатацію та технічне обслуговування, великий вплив на навколишнє середовище, низька точність тощо. Після застосування високоточної антени в системі іспитів на водіння система змінюється з ручного оцінювання до інтелектуального оцінювання, і точність оцінки висока, що значно знижує людські та матеріальні витрати на іспит з водіння.

В останні роки система безпілотного водіння швидко розвивається.У безпілотному водінні зазвичай використовується технологія позиціонування високоточного позиціонування RTK та комбінованого позиціонування з інерціальною навігацією, що дозволяє досягти високої точності позиціонування в більшості середовищ.

У іспитах з водіння, таких як безпілотні системи, часто антена вимірюється зовнішньою формою, потреба в роботі частоти, багаточастотна антена з декількома системами може досягти високої точності позиціонування, багатопроменевий сигнал має певне гальмування та хороше навколишнє середовище адаптивність, можна довгостроково використовувати у зовнішньому середовищі без збоїв.

1.2.4 БПЛА — Високоточна антена БЛА

В останні роки індустрія БПЛА стрімко розвивається.БПЛА широко використовується для захисту сільськогосподарських рослин, геодезії та картографування, патрулювання ліній електропередач та інших сценаріїв.У таких сценаріях тільки оснащення високоточною антеною може забезпечити точність, ефективність і безпеку різних операцій.Завдяки таким характеристикам, як висока швидкість, невелике навантаження та короткий термін служби БПЛА, конструкція високоточної антени БПЛА в основному зосереджена на вазі, розмірі, споживанні електроенергії та інших факторах, і реалізує широкосмуговий дизайн, наскільки це можливо, з передумовою забезпечення вага і розмір.

2, статус технології антени GNSS вдома та за кордоном

2.1 Сучасний стан зарубіжної високоточної антенної техніки

Іноземні дослідження високоточних антен почалися рано, і було розроблено серію високоточних антенних продуктів із хорошими характеристиками, наприклад дросельну антену серії GNSS 750 від NoVatel, антену серії Zepryr від Trimble, антену Leica AR25 тощо. які є багато форм антен з великим інноваційним значенням.Тому в минулому протягом тривалого періоду часу китайський ринок високоточних антен вийшов з монополії на іноземну продукцію.Однак за останні десять років, із зростанням великої кількості вітчизняних виробників, зарубіжні високоточні антени GNSS практично не мають переваг, але вітчизняні високоточні виробники почали розширювати ринок за кордоном.

Крім того, в останні роки також з’явилися нові виробники GNSS-антен, наприклад Maxtena, Tallysman тощо, чия продукція в основному є невеликими GNSS-антенами, які використовуються для БПЛА, транспортних засобів та інших систем.Формою антени є, як правило, мікросмугова антена з високою діелектричною проникністю або чотириплеча спіральна антена.У цій технології проектування антен іноземні виробники не мають переваг, вітчизняні та іноземні продукти вступають у період однорідної конкуренції.

2.2 Сучасний стан вітчизняної високоточної антенної техніки

За останнє десятиліття кількість вітчизняних виробників високоточних антен почала зростатиvelop, такі як Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics тощо, які розробили серію високоточних антен із незалежними правами інтелектуальної власності.

Наприклад, у сфері антени опорної станції та вбудованої вимірювальної антени 3D-дросельна антена HUaxin та комбінована антена full-netcom не тільки досягають провідного міжнародного рівня продуктивності, але й відповідають вимогам різноманітних екологічних програм із високою надійністю, тривалий термін служби та дуже низький відсоток відмов.

У промисловості транспортних засобів, БПЛА та інших галузях промисловості технологія проектування зовнішньої вимірювальної антени та спіральної антени з чотирма плечами була відносно зрілою та широко використовувалась у системі тестування на водіння, безпілотному водінні, БПЛА та інших галузях промисловості, і досяг хороших економічних і соціальних вигод.

3. Поточна ситуація та перспективи ринку GNSS антен

У 2018 році загальна вартість виробництва послуг супутникової навігації та локації Китаю досягла 301,6 мільярдів юанів, що на 18,3% більше, ніж у 2017 році [2], і досягне 400 мільярдів юанів у 2020 році;У 2019 році загальна вартість світового ринку супутникової навігації склала 150 мільярдів євро, а кількість користувачів терміналів GNSS досягла 6,4 мільярда.Галузь GNSS є однією з небагатьох галузей, яка подолала світовий економічний спад.Європейське агентство GNSS прогнозує, що глобальний ринок супутникової навігації подвоїться до понад 300 мільярдів євро в наступне десятиліття, а кількість терміналів GNSS збільшиться до 9,5 мільярда.

Глобальний ринок супутникової навігації, застосований до дорожнього руху, безпілотних літальних апаратів у таких сферах, як термінальне обладнання, у найближчі 10 років стане сегментом ринку, який найшвидше зростає: інтелект, безпілотний транспортний засіб є основним напрямком розвитку, автоматизована здатність керування дорожніми транспортними засобами майбутнього транспортного засобу має бути оснащений антеною GNSS з високою точністю, тому величезний ринковий попит на автоматичне водіння антени GNSS.З безперервним розвитком модернізації сільського господарства Китаю використання БПЛА, обладнаних високоточною позиціонуючою антеною, як-от БПЛА для захисту рослин, буде продовжувати збільшуватися.

4. Тенденції розвитку високоточної GNSS антени

Після багатьох років розвитку різні технології високоточних антен GNSS були відносно зрілими, але ще є багато напрямків, які потрібно розробити:

1. Мініатюризація: мініатюризація електронного обладнання є вічною тенденцією розвитку, особливо в таких додатках, як БПЛА та портативні пристрої, попит на малогабаритні антени є більш актуальним.Однак продуктивність антени буде знижена після мініатюризації.Важливим напрямком досліджень високоточних антен є те, як зменшити розмір антени, забезпечуючи повну продуктивність.

2. Антибагатопроменева технологія: антибагатопроменева технологія GNSS антени в основному включає технологію дросельної котушки [3], технологію штучних електромагнітних матеріалів [4][5] тощо. Однак усі вони мають такі недоліки, як великий розмір, вузька смуга. ширина та висока вартість, і не можуть досягти універсального дизайну.Таким чином, необхідно вивчити технологію захисту від багатопроменевого поширення з характеристиками мініатюризації та широкосмугового доступу, щоб відповідати різноманітним вимогам додатків.

3. Багатофункціональність: на сьогоднішній день, окрім GNSS-антени, у різних пристроях інтегровано більше однієї антени зв’язку.Різні системи зв’язку можуть спричиняти різноманітні перешкоди сигналу для антени GNSS, що впливає на нормальний прийом супутника.Таким чином, інтегрована конструкція GNSS антени та антени зв’язку реалізована за допомогою багатофункціональної інтеграції, а вплив перешкод між антенами враховується під час проектування, що може покращити ступінь інтеграції, покращити характеристики електромагнітної сумісності та покращити продуктивність всю машину.