Satelliitpositsioneerimistehnoloogia pideva arendamise ja täiustamisega on ülitäpset positsioneerimistehnoloogiat rakendatud tänapäeva elu kõikides eluvaldkondades, nagu mõõdistamine ja kaardistamine, täppispõllumajandus, uav, mehitamata juhtimine ja muud valdkonnad, ülitäpne positsioneerimistehnoloogia on kõikjal näha.Eelkõige seoses uue põlvkonna Beidou navigatsioonisatelliitide süsteemi võrgu valmimisega ja 5G ajastu tulekuga peaks Beidou +5G pidev areng soodustama ülitäpse positsioneerimistehnoloogia rakendamist lennujaamade sõiduplaanide koostamise valdkonnas. , robotite ülevaatus, sõidukite jälgimine, logistikajuhtimine ja muud valdkonnad.Kõrge täpsusega positsioneerimistehnoloogia realiseerimine on lahutamatu suure täpsusega antenni, ülitäpse algoritmi ja ülitäpse tahvelkaardi toest.See artikkel tutvustab peamiselt ülitäpse antenni väljatöötamist ja rakendamist, tehnoloogia olekut ja nii edasi.

1. GNSS ülitäpse antenni väljatöötamine ja rakendamine

1.1 Kõrge täpsusega antenn

GNSS-i valdkonnas on ülitäpne antenn teatud tüüpi antenn, millel on erinõuded antenni faasikeskuse stabiilsusele.Tavaliselt kombineeritakse seda ülitäpse plaadiga, et saavutada sentimeetri- või millimeetritaseme ülitäpse positsioneerimine.Kõrgtäpse antenni projekteerimisel kehtivad tavaliselt erinõuded järgmistele indikaatoritele: antenni laius, madal kõrgusvõimendus, mitteümarus, veeremise koefitsient, esi- ja tagaosa suhe, mitmeteedevastane võime jne. mõjutada otseselt või kaudselt antenni faasikeskme stabiilsust ja seejärel positsioneerimise täpsust.

1.2 Kõrge täpsusega antenni kasutamine ja klassifikatsioon

Kõrge täpsusega GNSS antenni kasutati algselt mõõdistamise ja kaardistamise valdkonnas, et saavutada staatiline millimeetri tasemel positsioneerimistäpsus inseneri loftingu, topograafilise kaardistamise ja erinevate kontrolluuringute käigus.Kuna ülitäpse positsioneerimistehnoloogia muutub küpsemaks, rakendatakse suure täpsusega antenni järk-järgult üha enamates valdkondades, sealhulgas pideva töötamise tugijaamas, deformatsiooni jälgimises, maavärina jälgimises, mõõdistamise ja kaardistamise mõõtmises, mehitamata õhusõidukites (uavs), täppispiirkondades. põllumajanduses, automaatjuhtimises, sõidueksami sõidukoolituses, masinaehituses ja muudes tööstusvaldkondades on erinevates rakendustes antenni indeksi nõudel ka ilmne erinevus.

1.2.1 CORS-süsteem, deformatsiooniseire, seismiline seire – tugijaama antenn

Kõrge täpsusega antenn kasutas pidevat tööpõhist tugijaama, kasutades pikaajalist vaatlust täpse asukohateabe saamiseks ja andmesidesüsteemi kaudu reaalajas vaatlusandmete edastamist juhtimiskeskusesse, arvutatud juhtimiskeskuse ala viga pärast parandusparameetrite parandamist süsteemi pinnase ja star in waas parandada süsteemi jne, et saata veateateid rover (klient), lõpuks saab kasutaja täpset koordinaatide teavet [1].

Deformatsiooniseire, maavärina seire jms rakendamisel, kuna on vaja täpselt jälgida deformatsiooni suurust, tuvastada väike deformatsioon, et ennustada loodusõnnetuste esinemist.

Seetõttu tuleb ülitäpse antenni projekteerimisel selliste rakenduste jaoks nagu pidev töö tugijaam, deformatsiooni jälgimine ja seismiline seire esmane tähelepanu pöörata selle suurepärasele faasikeskme stabiilsusele ja mitmesuunaliste häirete vastasele võimele, et tagada reaalajas täpsus. asukohateave erinevate täiustatud süsteemide jaoks.Lisaks peab antenn võimalikult paljude satelliidi korrigeerimise parameetrite pakkumiseks vastu võtma võimalikult palju satelliite, standardkonfiguratsiooniks on saanud neli süsteemi täissagedusriba.Sellises rakenduses kasutatakse tavaliselt süsteemi vaatlusantennina tugijaama antenni (referentsjaama antenn), mis katab kogu nelja süsteemi riba.

1.2.2 Mõõdistus ja kaardistamine – Sisseehitatud mõõdistusantenn

Mõõdistus- ja kaardistamisvaldkonnas on vaja projekteerida sisseehitatud mõõdistusantenn, mida on lihtne integreerida.Antenn on tavaliselt ehitatud RTK vastuvõtja ülaossa, et saavutada reaalajas ja ülitäpne positsioneerimine mõõdistamise ja kaardistamise valdkonnas.

Sisseehitatud mõõteantenni leviala on sageduse stabiilsuse, kiire katvuse, faasikeskme, antenni suuruse jms kavandamisel, eriti kui kasutatakse võrgu RTK-d, integreeritud 4 g, bluetooth, WiFi kõik netcom sisseehitatud. Mõõteantennid hõivavad järk-järgult peamise turuosa, kuna enamik RTK-vastuvõtjate tootjaid selle 2016. aastal turule tõi, on seda laialdaselt rakendatud ja reklaamitud.

1.2.3 Sõidueksam ja sõiduõpe, mehitamata sõit – väline mõõteantenn

Traditsioonilisel sõidueksamisüsteemil on palju puudusi, nagu suured sisendkulud, kõrged kasutus- ja hoolduskulud, suur keskkonnamõju, madal täpsus jne. Pärast ülitäpse antenni rakendamist sõidueksamisüsteemis muutub süsteem käsitsi hindamisest. intelligentsele hindamisele ja hindamise täpsus on kõrge, mis vähendab oluliselt sõidueksami inim- ja materjalikulusid.

Viimastel aastatel on mehitamata sõidusüsteem kiiresti arenenud.Mehitamata sõidus kasutatakse tavaliselt RTK ülitäpse positsioneerimise ja inertsiaalse navigatsiooni kombineeritud positsioneerimise positsioneerimistehnoloogiat, mis võib enamikus keskkondades saavutada suure positsioneerimise täpsuse.

Sõidueksami sõidukoolituses, näiteks mehitamata süsteemides, mõõdetakse sageli antenni välise vormiga, töösageduse vajadust, mitme sagedusega antenni mitme süsteemiga saab saavutada kõrge positsioneerimistäpsuse, mitmesuunalisel signaalil on teatud pärssimine ja hea keskkonnasõbralikkus. kohanemisvõime, võib olla pikaajaline kasutamine väliskeskkonnas ilma tõrgeteta.

1.2.4 UAV – ülitäpne uav-antenn

Viimastel aastatel on uav-tööstus kiiresti arenenud.Uav-i on laialdaselt kasutatud põllumajanduse taimekaitses, mõõdistamises ja kaardistamises, elektriliinide patrullis ja muudes stsenaariumides.Selliste stsenaariumide korral tagab erinevate toimingute täpsuse, tõhususe ja ohutuse ainult ülitäpse antenniga varustatud.Uav suure kiiruse, kerge koormuse ja lühikese vastupidavuse tõttu keskendub uav ülitäpse antenni disain peamiselt kaalule, suurusele, energiatarbimisele ja muudele teguritele ning realiseerib lairibadisaini nii palju kui võimalik eeldusel, et tagatakse kaal ja suurus.

2, GNSS-i antennitehnoloogia olek kodus ja välismaal

2.1 Välismaise ülitäpse antennitehnoloogia hetkeseis

Välismaised uuringud ülitäpsete antennide kohta algasid varakult ning välja on töötatud rida hea jõudlusega ülitäpseid antennitooteid, nagu NoVateli GNSS 750 seeria drosselantenn, Trimble'i Zepryr seeria antenn, Leica AR25 antenn jne. millel on palju suure uuendusliku tähtsusega antennivorme.Seetõttu on Hiina ülitäpsete antennide turg varem pikka aega välismaiste toodete monopolist väljas.Viimase kümne aasta jooksul, kui on tõusnud suur hulk kodumaiseid tootjaid, pole välismaistel GNSS-i ülitäpse antenni jõudlusel põhimõtteliselt eeliseid, kuid kodumaised ülitäpsed tootjad hakkasid turgu välisriikidesse laiendama.

Lisaks on viimastel aastatel välja arenenud ka mõned uued GNSS antennide tootjad, nagu Maxtena, Tallysman jt, kelle toodeteks on peamiselt väikesed GNSS antennid, mida kasutatakse uav, sõidukite ja muude süsteemide jaoks.Antenni vorm on tavaliselt suure dielektrilise konstandiga mikroribaantenn või neljaharuline spiraalantenn.Sellises antennikujundustehnoloogias pole välismaistel tootjatel eeliseid, kodumaised ja välismaised tooted on sisenemas homogeense konkurentsi perioodi.

2.2 Kodumaise ülitäpse antennitehnoloogia praegune olukord

Viimasel kümnendil hakkasid kasvama mitmed kodumaised ülitäpsete antennide tootjadvelop, nagu Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics jne, mis töötasid välja rea ​​ülitäpseid antennitooteid, millel on sõltumatud intellektuaalomandi õigused.

Näiteks võrdlusjaama antenni ja sisseehitatud mõõteantenni valdkonnas ei saavuta HUaxini 3D-drosseli antenn ja täisvõrguga kombineeritud antenn mitte ainult rahvusvahelisel juhtival tasemel, vaid vastavad ka erinevate keskkonnarakenduste kõrge töökindlusega nõuetele, pikk kasutusiga ja väga madal rikete määr.

Sõiduki-, uav- ja muudes tööstusharudes on välise mõõteantenni ja neljaharulise spiraalantenni projekteerimistehnoloogia olnud suhteliselt küps ning seda on laialdaselt kasutatud sõidueksamisüsteemi, mehitamata juhtimise, uav-i ja muudes tööstusharudes, ja on saavutanud häid majanduslikke ja sotsiaalseid eeliseid.

3. GNSS-antenni turu hetkeolukord ja väljavaated

2018. aastal ulatus Hiina satelliitnavigatsiooni- ja asukohateenuste tööstuse kogutoodangu väärtus 301,6 miljardi jüaanini, mis on 18,3% rohkem kui 2017. aastal [2], ja jõuab 2020. aastal 400 miljardi jüaanini;2019. aastal oli globaalse satelliitnavigatsioonituru koguväärtus 150 miljardit eurot ning GNSSi terminali kasutajate arv ulatus 6,4 miljardini.GNSS-tööstus on üks väheseid tööstusharusid, mis on üleilmse majanduslanguse vastu pidanud.Euroopa GNSS-agentuur prognoosib, et ülemaailmne satelliitnavigatsiooniturg kahekordistub järgmisel kümnendil enam kui 300 miljardi euroni, kusjuures GNSSi terminalide arv kasvab 9,5 miljardini.

Ülemaailmne satelliitnavigatsiooniturg, mida rakendatakse maanteeliikluses, mehitamata õhusõidukid sellistes valdkondades nagu terminaliseadmed on järgmise 10 aasta jooksul kõige kiiremini kasvav turusegment: luure, mehitamata sõiduk on peamine arengusuund, tulevane maanteesõiduk automatiseeritud sõiduvõime Sõiduk peab olema varustatud GNSS-antenniga, millel on suur täpsus, seega on suur turunõudlus GNSS-antenni automaatjuhtimise järele.Hiina põllumajanduse moderniseerimise pideva arenguga kasvab ülitäpse positsioneerimisantenniga varustatud uav-de (nt taimekaitse-uav) kasutamine jätkuvalt.

4. GNSS ülitäpse antenni arengusuund

Pärast aastatepikkust arendustööd on GNSS ülitäpse antenni erinevad tehnoloogiad olnud suhteliselt küpsed, kuid veel on palju suundi, mida tuleb murda:

1. Miniaturiseerimine: elektroonikaseadmete miniaturiseerimine on igavene arengusuund, eriti sellistes rakendustes nagu uav ja pihuarvuti, nõudlus väikese suurusega antennide järele on pakilisem.Kuid antenni jõudlus väheneb pärast miniatuursust.See, kuidas vähendada antenni suurust, tagades samas igakülgse jõudluse, on ülitäpse antenni oluline uurimissuund.

2. Mitmeteevastane tehnoloogia: GNSS-antenni mitmesuunaline tehnoloogia hõlmab peamiselt drosselpooli tehnoloogiat [3], tehiselektromagnetmaterjali tehnoloogiat [4][5] jne. Siiski on neil kõigil puudusi, nagu suur suurus, kitsas riba. laius ja kõrge hind ning ei suuda saavutada universaalset disaini.Seetõttu on erinevate rakendusnõuete täitmiseks vaja uurida miniaturiseerimise ja lairibaühenduse omadustega multipath-tehnoloogiat.

3. Multifunktsionaalne: tänapäeval on erinevatesse seadmetesse lisaks GNSS antennile integreeritud rohkem kui üks sideantenn.Erinevad sidesüsteemid võivad põhjustada erinevaid signaalihäireid GNSS-antennile, mõjutades tavalist satelliidi vastuvõttu.Seetõttu realiseeritakse GNSS-i antenni ja sideantenni integreeritud disain multifunktsionaalse integratsiooni kaudu ning projekteerimisel võetakse arvesse antennide vahelist häireefekti, mis võib parandada integratsiooniastet, parandada elektromagnetilise ühilduvuse omadusi ja parandada antennide jõudlust. kogu masin.